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风光互补发电系统---最合理的独立电源系统

2012-07-12 16:27
铁马老言
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  风光互补发电系统---最合理的独立电源系统 。 在当今世界,电已成为人们生活中最常用的动力来源,随着人们生活水平的不断提高和技术进步,人们对电的依赖越来越强。在远离电网的地区,独立供电系统就成为人们最需要的电源。部队的边防哨所、邮电通讯的中继站、公路和铁路的信号站、地质勘探和野外考察的工作站、偏远的农牧民都需要低成本、高可靠性的独立电源系统。哪种独立电源最合理,这是人们一直在研究和探讨的问题,本文将从几个方面,针对这个问题提出看法:

  一、资源的评价偏远地区一般用电负荷都不大,所以用电网送电就不合理,而只能在当地直接发电,最常用的就是采用柴油发电机。但柴油的储运对偏远地区成本太高,而且难以保障。所以柴油发电机只能作为一种短时的应急电源。要解决长期稳定可靠的供电问题,只能依赖当地的自然能源。太阳能和风能是最普遍的自然资源,也是取之不尽的可再生能源。太阳能是地球上一切能源的来源,太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式,由于地球表面的不同形态(如沙土地面、植被地面和水面)对太阳光照的吸热系数不同,在地球表面形成温差,地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。因此,太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时,风很小,晚上太阳落山后,光照很弱,但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季,太阳光强度大而风小,冬季,太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性,风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。

  二、技术评价光电系统是利用光电板将太阳能转换成电能,然后通过控制器对蓄电池充电,最后通过逆变器对用电负荷供电的一套系统。该系统的优点是系统供电可靠性高,运行维护成本低,缺点是系统造价高。风电系统是利用小型风力发电机,将风能转换成电能,然而通过控制器对蓄电池充电,最后通过逆变器对用电负荷供电的一套系统。该系统的优点是系统发电量较高,系统造价较低,运行维护成本低。缺点是小型风力发电机可靠性低。另外,风电和光电系统都存在一个共同的缺陷,就是资源的不确定性导致发电与用电负荷的不平衡,风电和光电系统都必须通过蓄电池储能才能稳定供电,但每天的发电量受天气的影响很大,会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态,这也是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。由于太阳能与风能的互补性强,风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时,风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的,所以风光互补发电系统的造价可以降低,系统成本趋于合理。风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置,即可保证系统供电的可靠性,又可降低发电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求,风光互补发电系统都可作出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。应该说,风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。目前,推广风光互补发电系统的最大障碍是小型风力发电机的可靠性问题。几十年来,小型风力发电机技术有了很大的发展,根据空气动力学原理,采用机械控制方式对小型风力发电机在大风状态下进行限速保护。机械限速结构的特点是小型风机的机头或某个部件处于动态支撑的状态,这种结构在风洞试验的条件下,可以反映出良好的限速特性,但在自然条件下,由于风速和风向的变化太复杂,而且自然环境恶劣,小型风力发电机的动态支撑部件不可避免的会引进振动和活动部件的损坏,从而使机组损坏。目前最好的小型风力发电机只保留了三个运动部件(运动部件越少越可靠已是大家的共识),一是风轮驱动发电机主轴旋转,二是尾翼驱动风机的机头偏航,三是为大风限速保护而设的运动部件。前两个运动部件的不可缺少的,这也是风力发电机的基础,实践中这两个运动部件故障率并不高,主要是限速保护机构损坏的情况多。要彻底解决小型风力发电机的可靠性问题必须在限速方式上有最好的解决方法。

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