Wind-Solar Photovoltaic Hybrid Generate

Generation System

風光互補，是一套發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用太陽能電池方陣、風力發(fā)電機（將交流電轉(zhuǎn)化為直流電）將發(fā)出的電能存儲到蓄電池組中，當用戶需要用電時，逆變器將蓄電池組中儲存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟�，通過輸電線路送到用戶負載處；對于富余的電能則送入外電網(wǎng)。由于是風力發(fā)電機和太陽電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電，可以在資源上彌補風電和光電獨立系統(tǒng)的缺陷：實現(xiàn)晝夜互補——中午太陽能發(fā)電，夜晚風能發(fā)電；季節(jié)互補——夏季日照強烈，冬季風能強盛；穩(wěn)定性高——利用風光的天然互補性，大大提高系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。

小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)一般由一個或幾個中小型風力發(fā)電機與若干太陽電池組件組成電力來源，電力送入風光互補控制器，在控制器內(nèi)先轉(zhuǎn)換成直流電，根據(jù)控制需要直流電可向蓄電池組充電與逆變成交流電。小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以是離網(wǎng)的獨立供電系統(tǒng)，發(fā)出的交流電供用戶自己使用，也可以組成并網(wǎng)系統(tǒng)，把多余的交流電可送向電網(wǎng)。圖1是小型風光互補發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖。

圖2是小型（容量為數(shù)千瓦至數(shù)十千瓦）風光互補發(fā)電系統(tǒng)主電路示意圖，在控制器有風電的直流變換電路；光伏輸入的直流變換電路；產(chǎn)生工頻的逆變電路，以及相關(guān)的檢測與控制電路。各電路主要功能如下：

為了使系統(tǒng)能滿足常用電器的需要，系統(tǒng)多余電量能送入外電網(wǎng)，系統(tǒng)輸出為380V三相交流電，逆變器具有并網(wǎng)功能。逆變器由三相橋式逆變電路組成，輸出有濾波器，濾波器類型根據(jù)本地負荷與電網(wǎng)的特性選擇；逆變器輸出供給本地用戶使用，可通過并網(wǎng)開關(guān)連接外電網(wǎng)。逆變器從直流母線輸入，為了使逆變器正常工作，直流母線電壓應(yīng)在650V左右。較小型逆變器因蓄電池電壓較低造成直流母線電壓較低，需在逆變器直流輸入側(cè)增加升壓電路。

一般風力發(fā)電機輸出為交流輸出，1kW以下的微型風力發(fā)電機有低壓單相交流輸出或三相交流輸出；1kW以上的小型風力發(fā)電機為三相交流輸出。小型風力發(fā)電機多自帶整流器，許多小型風力發(fā)電機可選配各種控制器。在本例中，風力發(fā)電機的輸出經(jīng)三相橋式整流后再通過Boost 變換器（升壓電路）送到直流母線；同樣，太陽電池陣列的輸出也通過Boost 變換器送到直流母線，直流母線向逆變器輸送直流電。若系統(tǒng)經(jīng)常作為獨立電源使用，還應(yīng)配備蓄電池，蓄電池接在直流母線上。直流母線可同時并入幾個小型風力發(fā)電機與太陽電池陣列。為簡化電路圖在圖中未繪出卸載電路。

微型風光互補系統(tǒng)在公共照明領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用，每個路燈完全利用風和太陽光能為燈具供電（無需外接電網(wǎng)），具有風能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點，由風、光能協(xié)同發(fā)電，電能儲于蓄電池中，開關(guān)智能控制，自動感應(yīng)外界光線變化，無須人工操作，特別適用于高速公路、城市道路、防洪堤、景觀道路與鄉(xiāng)村結(jié)合道路 。

風光互補路燈系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡單，特別是現(xiàn)在采用低電壓的LED路燈，不需高壓電路，系統(tǒng)相對簡單，圖4是一個風光互補路燈的主電路圖。

微型風力發(fā)電機與光伏電池組件通過各自的變換電路輸出相同的直流電壓連接在一起，并通過防反流二極管向蓄電池充電。LED電流控制電路可輸出穩(wěn)定的電流，并可控制電流大小，同時也是LHD燈的開關(guān)，待天黑時系統(tǒng)啟動LED電流控制輸出電流到LED燈，天亮后關(guān)閉。電路中還有卸載電路，在蓄電池充滿電后，電有富余時，為保護風力發(fā)電機與光伏組件，開通卸載電路把富余電量泄放掉。

圖7是該系統(tǒng)主電路示意圖，各單元工作原理與前面相同，這里不再介紹了。不同的是各并網(wǎng)控制器都有高頻變壓器進行輸入與輸出的隔離，因為系統(tǒng)可能由多個風力發(fā)電機與多個太陽電池陣列組成，防止個別機組漏電影響整個系統(tǒng)運行。

圖8與圖9是上大型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的照片。

圖9 大型風光互補發(fā)電系統(tǒng)