风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏组件阵列、控制器、蓄电池、逆变器、交直流负载等组成。系统结构图如附图所示。该系统是集风能、太阳能、蓄电池等多种能源发电技术和系统智能控制技术于一体的复合型可再生能源发电系统。
(1) 风力发电部分利用风力涡轮机将风能转化为机械能,并利用风力发电机将机械能转化为电能。然后,控制器为蓄电池充电,逆变器为负载供电。
(2) 光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应,将光能转化为电能,然后为蓄电池充电,并通过逆变器将直流电(DC)转化为交流电(AC),为负载供电。
(3) 逆变器系统由多台逆变器组成,将蓄电池中的直流电转换成标准的 220V 交流电,保证交流负载设备的正常使用。它还具有自动电压调节功能,可以提高风光互补发电系统的供电质量。
(4) 控制部分根据太阳辐照度、风力和负载的变化,不断切换和调整蓄电池组的工作状态:一方面,将调整后的电能直接输送给直流或交流负载。另一方面,它将多余的电能送入蓄电池组进行储存。当发电无法满足负载需求时,控制器会将蓄电池中的电能输送给负载,从而确保整个系统运行的连续性和稳定性。
(5) 蓄电池部分由多个蓄电池组成,在系统中发挥能量调节和负载平衡两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来,供电力供应不足时使用。
根据风力和太阳辐射的变化,风光互补发电系统可在以下三种模式下运行:风力发电机组单独向负载供电;光伏发电系统单独向负载供电;风力发电机组和光伏发电系统共同向负载供电。
与独立的风力发电或光伏发电相比,风光互补发电具有以下优势:
- 利用风能和太阳能的互补性,可以获得相对稳定的输出,系统具有较高的稳定性和可靠性。
- 在保证供电不变的条件下,储能电池的容量可以大大降低[5]。
- 通过合理的设计和匹配,风光互补发电系统基本可以实现供电,几乎不需要启动柴油发电机组等备用电源,取得了良好的社会效益和经济效益。
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