風能和太陽能的特點及風光互補發(fā)電系統(tǒng)的設計

　風能、太陽能特點

　　在當前可利用的幾種可再生能源中，風能和太陽能是目前利用比較廣泛的兩種。同其它能源相比，風能和太陽能有著其自身的優(yōu)點：

　　一、取之不盡、用之不竭

　　太陽內部由于氫核的聚變熱核反應，從而釋放出巨大的光和熱，這是太陽能的根本來源。在氫核聚變產能區(qū)中，氫核穩(wěn)定燃燒的時間可在60億年以上。也就是說，太陽至少還可以像現(xiàn)在這樣有60億年可以無限度被利用，從這個意義來講，太陽能對我們是“取之不盡、用之不竭”的。在太陽輻射出的能量中，僅有二十萬分之一被地球獲得，但即使是這些能量也是十分可觀的。據(jù)有關人員統(tǒng)計估算，地球一年當中從太陽所獲得的能量相當于燃燒200萬億噸煤所發(fā)出的巨大熱量；地球表面每秒鐘獲得的能量為350W／m2，換算成電力相當于1．58×10度。

　　二、就地可取、無需運輸

　　煤炭和石油這類礦物能源地理分布不均，加之工業(yè)布局的不平衡，從而造成了煤炭和石油運輸?shù)牟痪?。這些都給交通運輸帶來了壓力。即使通過電力調度，對高山、古道、草原和高原這類電網不易到達的地區(qū)也有很大的局限性。風能和太陽能的分布雖然也有一定的局限性，但相對于礦物能、水能和地熱能等能源而言可視為分布較廣的一種能源。各個地區(qū)都可根據(jù)當?shù)氐娘L力、日照狀況采取合理的利用方式。

　風光互補發(fā)電系統(tǒng)

　　風光互補發(fā)電系統(tǒng)的典型結構如圖2—1所示。整個系統(tǒng)由能量產生環(huán)節(jié)、能量存儲環(huán)節(jié)、能量消耗環(huán)節(jié)三部分組成。能量的產生環(huán)節(jié)又分為風力發(fā)電和光伏發(fā)電部分，分別將風力、日照資源轉化為高品位的電力能源；能量的存儲環(huán)節(jié)由蓄電池來承擔，如前文所述，引入蓄電池的主要作用就是為了盡量消除由于天氣等原因引起能量供應和需求的不平衡，在整個系統(tǒng)中起到能量調節(jié)和平衡負載的作用；能量消耗環(huán)節(jié)就是各種用電負載，可分為直流負載和交流負載兩類，交流負載連入電路時需要逆變器。另外，為了增強系統(tǒng)供電的不間斷性，可以考慮引入后備柴油機，后備柴油機的選配很大程度上還是根據(jù)當?shù)氐娘L力、日照資源條件確定的。一般情況下，適當?shù)卦龃箫L力機、光伏陣列或蓄電池的容量完全可以免去柴油機，這些都是系統(tǒng)優(yōu)化設計時考慮的問題，在此不作過多的討論。本文論述的風光互補發(fā)電系統(tǒng)不包含柴油機。