風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在當(dāng)今世界人們對電的依賴越來越強(qiáng)。在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū),獨立供電系統(tǒng)就成為人們最需要的電源,需要低成本、高可靠性的獨立電源系統(tǒng)。在此種環(huán)境下風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)較為合理,因為現(xiàn)代能源服務(wù)尚不能達(dá)到的地方往往是盆藏著豐富風(fēng)能和太陽能資源的地方。而且風(fēng)、光互補(bǔ)系統(tǒng)本身獨有的一些性質(zhì)也恰好與這些地區(qū)的自然條件相吻合。因此對于滿足偏遠(yuǎn)地區(qū)能源需要和中國最貧困地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電是一項關(guān)鍵的能源建設(shè)技術(shù)手段。風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)是由太陽能電池與風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)電,經(jīng)蓄電池貯能,給負(fù)載供電的一種新型電源,目前廣泛應(yīng)用于徽波通信、基站、電臺、野外活動、高速公路、無電山區(qū)、村莊和海島.偏遠(yuǎn)地區(qū)一般用電負(fù)荷都不大,所以用電網(wǎng)送電就不經(jīng)濟(jì),在當(dāng)?shù)刂苯影l(fā)電最常用的就是采用柴油發(fā)電機(jī)。但柴油的儲運對偏遠(yuǎn)地區(qū)成本太高,所以柴油發(fā)電機(jī)只能作為一種短時的應(yīng)急電源。要解決長期穩(wěn)定可靠的供電問題,只能依賴當(dāng)?shù)氐淖匀荒茉础Ｌ柲芎惋L(fēng)能是最普遍的自然資源,也是取之不盡的可再生能源。太陽能是地球上一切能源之源,太陽照射著地球的每一片土地。風(fēng)能是太陽能在地球表面的另外一種表現(xiàn)形式,由于地球表面的不同形態(tài)如沙土地面、植被地面和水面對太陽光照的吸熱系數(shù)不同,在地球表面形成溫差,地表空氣的溫度不同形成空氣對流而產(chǎn)生風(fēng)能。我國西部地區(qū)是世界上最大也是世界上最豐富的太陽能資源地區(qū)之一,尤其是西藏地區(qū),空氣稀薄,透明度高年日照時間長達(dá)3400h,每天日照6h以上年平均天數(shù)在275330天之間,輻射強(qiáng)度大,年均輻射總量7000MJ/m,地呈東向西遞增分布,呈峰型變化,資源優(yōu)勢得天獨厚,應(yīng)用前景十分廣闊。我國風(fēng)能資源豐富儲量3200GW,可開發(fā)的裝機(jī)容量約253GW,居世界首位與可開發(fā)的水電裝機(jī)容量380GW為同一級。2005年我國風(fēng)電裝機(jī)容量超過1GW,2020年風(fēng)能發(fā)電規(guī)模預(yù)計達(dá)30GW。未來風(fēng)能電能很可能成為和太陽能比肩的新能源行業(yè)。我國風(fēng)能開發(fā)利用的潛力很大,屬于風(fēng)能資源可利用區(qū)。特別是太陽能與風(fēng)能在時間上和地城上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性。白天太陽光最強(qiáng)時,風(fēng)很小,晚上太陽落山后,光照很弱,但由于地表溫差變化大而風(fēng)能加強(qiáng)。在夏季太陽光強(qiáng)度大而風(fēng)小冬季,太陽光強(qiáng)度小而風(fēng)大。太陽能和風(fēng)能在時間上的互補(bǔ)性使風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是一個最好的獨立電源系統(tǒng)。光電系統(tǒng)是利用光電板將太陽能轉(zhuǎn)換成電能,通過控制器對蓄電池充電,再通過逆變器對用電設(shè)備供電的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是供電可靠性高,運行維護(hù)成本低,但是系統(tǒng)造價高。風(fēng)電系統(tǒng)是利用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī),將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能,通過控制器對蓄電池充電,再通過逆變器對用電設(shè)備供電的一套系統(tǒng)。該系統(tǒng)的優(yōu)點是發(fā)電較大,系統(tǒng)造價較低,運行維護(hù)成本低。缺點是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可靠性低。風(fēng)電和光電系統(tǒng)都存在由于資源的不確定性導(dǎo)致發(fā)電與用電負(fù)荷的不平衡問題,風(fēng)電和光電系統(tǒng)都必須通過蓄電池儲能才能穩(wěn)定供電,但每天的發(fā)電要受天氣的影響很大，會導(dǎo)致系統(tǒng)的蓄電池組長期處于虧電狀態(tài),這也是引起蓄電池組使用壽命降低的主要原因。由于太陽能與風(fēng)能的互補(bǔ)性強(qiáng),風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上彌補(bǔ)了風(fēng)電和光電獨立系統(tǒng)在資源上的缺陷。同時,風(fēng)電和光電系統(tǒng)在蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)是可以通用的,所以風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的造價可以降低,系統(tǒng)成本趨于合理。太陽能電池可以將光能轉(zhuǎn)換成電能。它將太陽能電池組件與風(fēng)力發(fā)電機(jī)有機(jī)地配合組成一個系統(tǒng),可充分發(fā)揮各自的特性和優(yōu)勢,最大限度的利用好大自然踢予的風(fēng)能和太陽能。對于用電大、用電要求高,而風(fēng)能資源和太陽能資源又較豐富的地區(qū),風(fēng)光互補(bǔ)供電無疑是一種最佳選擇。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的用電負(fù)荷情況和資源條件進(jìn)行系統(tǒng)容的合理配里,即可保證系統(tǒng)供電的可靠性,又可降低發(fā)電系統(tǒng)的造價。無論是怎樣的環(huán)境和怎樣的用電要求,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)都可做出最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計方案來滿足用電的要求。應(yīng)該說,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨立電源系統(tǒng)。目前,推廣風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的最大障礙是小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠性問題。幾十年來,小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)有了很大的發(fā)展,產(chǎn)業(yè)發(fā)展也取得了一定的成就,但從根本上說,可靠性問題一直沒有得到解決。長期以來,出于成本的考慮,先進(jìn)的液壓控制技術(shù)沒有在小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的限速保護(hù)上采用,只是采用簡單的機(jī)械控制方式進(jìn)行限速保護(hù)。機(jī)械限速結(jié)構(gòu)的特點是小型風(fēng)機(jī)的機(jī)頭或某個部件處在自然條件下,由于風(fēng)速和風(fēng)向的變化太復(fù)雜,而且自然環(huán)境惡劣,不可避免的會引起振動和活動部件的損壞,從而使機(jī)組損壞。要徹底解決小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)的可靠性問題必須在限速方式上有最好的解決方法。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用電負(fù)荷情況和資源條件進(jìn)行系統(tǒng)容的合理配置,即可保證系統(tǒng)供電的可靠性,又可降低發(fā)電系統(tǒng)的造價。無論是怎樣的環(huán)境和怎樣的用電要求,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)都可做出最優(yōu)化的系統(tǒng)設(shè)計方案來滿足要求。應(yīng)該說,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨立電源系統(tǒng)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光電板、小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、系統(tǒng)控制器、蓄電池組和逆變器等幾部分組成,發(fā)電系統(tǒng)各部件容的合理配對保證發(fā)電系統(tǒng)的可靠性非常重要。一般來說,系統(tǒng)配里應(yīng)考慮以下兩方面因素。用電負(fù)荷的特征要了解用電的最大負(fù)荷和平均日用電。最大用電負(fù)荷是選擇系統(tǒng)逆變器容的依據(jù),而平均日用電量則是選擇風(fēng)機(jī)及光電板容和蓄電池組容的依據(jù)。太陽能和風(fēng)能的資源狀況太陽能和風(fēng)能的資源狀況是系統(tǒng)光電板和風(fēng)機(jī)容量選擇的依據(jù),根據(jù)資源狀況來確定光電板和風(fēng)機(jī)的容,再按日用電考慮容量系數(shù),最后審定光電板和風(fēng)機(jī)的容量。大風(fēng)限速保護(hù)是風(fēng)機(jī)輸人的能量大于系統(tǒng)當(dāng)時所能消耗的能以及系統(tǒng)所能儲存的能量總和的時候我們姑且稱之為風(fēng)機(jī)處于過功率狀態(tài),能有效地減小風(fēng)機(jī)吸收風(fēng)能,使風(fēng)機(jī)不致超速運行。目前,全球各型風(fēng)機(jī)的限速保護(hù)方案大致可以歸為兩類。機(jī)械限速保護(hù)以某種機(jī)構(gòu)使風(fēng)輪偏離風(fēng)向,減小風(fēng)輪迎風(fēng)面積,從而減小風(fēng)能的吸收。以某種機(jī)構(gòu)利用風(fēng)輪葉片的離心力改變槳距,降低風(fēng)輪的風(fēng)能利用率,從而達(dá)到減小風(fēng)能吸收的效果。機(jī)械限速保護(hù)裝置可靠性差,除了設(shè)計不當(dāng)?shù)囊蛩匾酝?實際上是其固有弊端。自然界的風(fēng)是十分復(fù)雜的。同時,風(fēng)速風(fēng)向的變化頻繁而又迅速,任何機(jī)械裝里都不可能瞬時響應(yīng)實際風(fēng)的變化,加上長期運行導(dǎo)致的機(jī)械磨損會使裝置的配合間隙增大。所有這些均會導(dǎo)致保護(hù)滯后、失效以及劇烈的展動,引發(fā)風(fēng)機(jī)飛車、過載和劇烈展動等破壞性結(jié)果磁電限速保護(hù)在當(dāng)風(fēng)機(jī)處于過功率二狀態(tài)時給發(fā)電機(jī)一個反向磁阻力矩，大幅增加發(fā)電機(jī)所消耗的功率,使之大于風(fēng)輪輸出的功率,從而使風(fēng)輪轉(zhuǎn)速下降。風(fēng)輪轉(zhuǎn)速的下降,使風(fēng)輪的葉尖速比減小,從而降低定槳距風(fēng)輪的風(fēng)能利用率,減小風(fēng)輪吸收的風(fēng)能,從而進(jìn)一步減低風(fēng)輪轉(zhuǎn)速。為此連鎖作用所產(chǎn)生的實際效果是減速而不是限速,而磁電響應(yīng)的過程,使保護(hù)動作十分安全可靠。這一限速保護(hù)的優(yōu)點在于舍棄了機(jī)械限速結(jié)構(gòu),排除了限速機(jī)構(gòu)的機(jī)械故障隱患,從根本上解決了小型風(fēng)力機(jī)長期安全可靠運行問題。SolarandWindHybridGenerationSystemsThedependencemoreandmoreisnowstrongintheworldpeopletotheelectricity.Itisbeingfarawaytheelectricalnetworkthearea,theindependentpowersupplysystembecomesthepowersourcewhichthepeoplemostneed,needsthelowcost,theredundantreliableindependentpowersupplysystem.Itisreasonableinthiskindofenvironmentleewardlightsupplementarypowersupplysystem,becausethemodernenergyservicestillcouldnotachievetheplaceoftenwasthetroughhidestherichwindtobeablewiththesolarenergyresourcesplace.Moreoverthewind,thelightmakeupsomenaturewhichsystemitselfisinsolepossessionofalsoexactlywiththeselocalnaturalconditiontotall.ThereforeregardingsatisfiestheremotedistrictsenergytoneedwiththeChinesemostpoorareasustainabledevelopment,thescenerysupplementaryelectricitygenerationisanessentialenergyconstructiontechnologymethod.Thescenerysupplementarypowersupplysystemisbythesolarcellandthewind-drivengeneratorelectricitygeneration,aftertheaccumulatorcellstoredenergy,totheloadpowersupplyonekindofnewpowersource,widelyappliesatpresentintheemblemwavecorrespondence,thebasedepot,thebroadcastingstation,theopencountryactivity,thehighway,theradiomountainousarea,thevillageandtheisland.Remotedistrictsuseelectricitytheloadnottobeallbiggenerally,thereforeisuneconomicalwiththeelectricalnetworkpowertransmission,directlygenerateselectricitycommonlyusedinthelocalityusesthedieselelectricengine.Butthedieseloilstorageandtransporttooishightotheremotedistrictscost,thereforethedieselelectricengineonlycantakeonekindofshort-timeemergencypowersupply.Mustsolvethelong-termstabilityreliablepowersupplyproblem,onlycanrelyonlocalthenaturalenergysource.ThesolarenergygentlebreezecanbemostuniversalNaturalresource,alsoistheinexhaustiblerenewableenergy.ThesolarenergyisontheEarthsourceoftheallenergy,thesunisshiningEarthseachland.Thewindcanbethesolarenergyintheearthssurfaceotheronekindofmanifestation,asaresultoftheearthssurfacedifferentshapelikesandysoilground,thevegetationgroundandthewatersurfaceisdifferenttothesolarilluminationheatabsorptioncoefficient,formsthetemperaturedifferenceintheearthssurface,thesurfaceairtemperatureformstheairconvectiontoproducedifferentlycreatesanincidentenergy.Ourcountrythewesternarea