共=NUM頁風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)原理概述風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是建立在兩種新能源發(fā)電模式互相補(bǔ)充，能達(dá)到不間斷發(fā)電這個(gè)基礎(chǔ)上研究并開發(fā)出來的。其好處在于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)不僅能夠不間斷的連續(xù)發(fā)電，而且還擁有并網(wǎng)以及離網(wǎng)兩種模式的發(fā)電方式，且太陽能、風(fēng)能資源豐富的地區(qū)可以利用這種發(fā)電模式完成獨(dú)立供給，減少煤耗，減輕環(huán)境污染壓力，同時(shí)也避免了為發(fā)電系統(tǒng)做排污這一部分復(fù)雜的降低污染的工作。但是風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在工作的過程中所受環(huán)境的影響也比較大，太陽能、風(fēng)能均屬于自然資源，對(duì)于常年陰雨天氣連續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的地區(qū)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)根本無法發(fā)揮作用，且連續(xù)陰雨天氣時(shí)，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)所產(chǎn)生的磨損極大，所以對(duì)于此類地區(qū)，并不建議使用此套系統(tǒng)進(jìn)行供電工作。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是由風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)組成。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)秉承著再風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)開始工作時(shí)，風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)通過風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生直流電流的工作原理。太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)在接受陽光照射后，光伏電池內(nèi)部P-N結(jié)工作產(chǎn)生直流電流，通過系統(tǒng)向外傳輸電流。兩種電流通過控制器集中后一部分儲(chǔ)存到蓄電池中，以防止兩種發(fā)電系統(tǒng)不工作時(shí)無法保持發(fā)出電流，另一部分直流電流經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)換為交變電流后送入電網(wǎng)，并傳送至各個(gè)用電負(fù)載。整個(gè)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)一共分為四個(gè)部分，分別是風(fēng)力發(fā)呆呢系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池、逆變器。1.1風(fēng)力發(fā)電部分風(fēng)力發(fā)電機(jī)是目前世界上利用清潔能源發(fā)電的主要技術(shù)機(jī)械之一，對(duì)其工作過程的最簡(jiǎn)單明了描述就是荷蘭的風(fēng)車機(jī)械結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之前，首先要確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)的機(jī)型，不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有著不同的工作原理，同時(shí)不同的風(fēng)力發(fā)電機(jī)優(yōu)勢(shì)也是不同的。市場(chǎng)上風(fēng)力發(fā)電機(jī)主要由以下三個(gè)機(jī)型，分別是異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)、雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)以及直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機(jī)。風(fēng)力發(fā)電機(jī)是風(fēng)力發(fā)電部分的載體，其工作過程風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能、機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的兩種能量轉(zhuǎn)換的過程。風(fēng)力發(fā)電機(jī)的主要結(jié)構(gòu)如圖1所示，組成結(jié)構(gòu)有旋轉(zhuǎn)葉片、齒輪箱、制動(dòng)閘、配電裝置和管理系統(tǒng)、旋轉(zhuǎn)轂和葉片校正裝置、風(fēng)力風(fēng)向傳感系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、機(jī)廂、電力供應(yīng)系統(tǒng)、塔架和基座等組成。圖SEQ圖\*ARABIC1風(fēng)力發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖風(fēng)力發(fā)電機(jī)在工作過程中，風(fēng)力風(fēng)向傳感系統(tǒng)在來風(fēng)時(shí)輸出風(fēng)向傳輸信號(hào)，致使葉片校正裝置帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)調(diào)整方向，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片正對(duì)來風(fēng)方向，保證風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片最大面積對(duì)風(fēng)，獲得更多的風(fēng)能。風(fēng)吹向旋轉(zhuǎn)的葉片并驅(qū)動(dòng)它們旋轉(zhuǎn)。葉片的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能發(fā)電。最后送至蓄電池設(shè)備儲(chǔ)電。1.2光伏發(fā)電部分太陽能光伏發(fā)電利用太陽能進(jìn)行發(fā)電，整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)中的核心部件是太陽能電池，利用太陽的光輻射進(jìn)行發(fā)電。太陽能光伏發(fā)電是一種清潔能源，且應(yīng)用廣泛，可以滿足不同大小功率的使用。太陽能電池板類型眾多，且可以多塊組合以達(dá)到不同功率要求，組合的方式包括串聯(lián)和并聯(lián)，最終形成光伏陣列，將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，輸出目標(biāo)電壓以及電流。獨(dú)立的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的重要組成部分包括太陽能電池方陣、蓄電池、控制器、DC/AC逆變器以及用電負(fù)載構(gòu)成，但是在風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，光伏發(fā)電部分的核心部件就是太陽能電池方陣。太陽能電池方陣是由多塊太陽能電池通過串、并聯(lián)的方式組合構(gòu)成的。太陽能電池是使太陽能轉(zhuǎn)換成電能的核心組件，市面上擁有很多種類的太陽能電池。目前太陽能電池種類的大致劃分包括單晶硅、多晶硅等晶體硅電池，非晶體硅電池，非硅電池等。太陽能電池的發(fā)電基礎(chǔ)是其內(nèi)部存在的半導(dǎo)體P-N結(jié)結(jié)構(gòu)，在開始進(jìn)行發(fā)電的過程中，太陽光照射太陽能電池板，太陽能電池在吸收足夠能量的光子后，半導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，這種物子被稱為“光生載流子”，產(chǎn)生的電子帶負(fù)電，空穴帶正電。兩者電性不同，會(huì)被半導(dǎo)體P-N結(jié)所產(chǎn)生的靜電場(chǎng)分離，電子與空穴分別聚集到半導(dǎo)體P-N結(jié)的正負(fù)極上，于是便在電路中產(chǎn)生了電流，最終獲得了電能。太陽能電池的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖SEQ圖\*ARABIC2太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖P-N結(jié)具有反向擊穿性、單向?qū)щ娦浴⒎蔡匦砸约半娙萏匦运膫€(gè)方面。反向擊穿性是指給P-N結(jié)加以反向電壓時(shí)，中間的電廠會(huì)增強(qiáng)，整個(gè)P-N結(jié)的電荷區(qū)會(huì)變寬。當(dāng)反向電壓增加到一定程度后，會(huì)導(dǎo)致反向電流突然增加，但外電依舊保持原本的電壓值，當(dāng)外電路無法限制電流時(shí)，超值的反向電流會(huì)將P-N結(jié)燒毀，反向電流突然增大時(shí)所產(chǎn)生的電壓成為擊穿電壓，擊穿電壓也分為雪崩擊穿、齊納擊穿、熱電擊穿三類。單向?qū)щ娦允侵府?dāng)給P-N結(jié)加以正電壓時(shí)電路為通路，當(dāng)給P-N結(jié)加以反向電壓時(shí)就會(huì)截至電路。其具體原因是當(dāng)P-N結(jié)加以電壓的時(shí)候內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生一部分漂移電流，當(dāng)通以正向電壓時(shí)，擴(kuò)散電流遠(yuǎn)大于漂移電流，所以電流的運(yùn)動(dòng)遭受阻礙降低，保證通路。而給P-N結(jié)加以反向電壓時(shí)，擴(kuò)散電流大大減少，漂移電流在內(nèi)電場(chǎng)的作用下強(qiáng)于擴(kuò)散電流，所以就會(huì)造成閉路現(xiàn)象。將以上現(xiàn)象成為單向?qū)щ娦浴?.3蓄電池風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在產(chǎn)生電能后統(tǒng)一集中到蓄電池中進(jìn)行存儲(chǔ)，然后進(jìn)行供電，所以蓄電池也是整個(gè)系統(tǒng)中極為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。蓄電池種類眾多，而目前在中國廣泛應(yīng)用的幾種蓄電池包括高能鎳鎘電池、鎳金屬氫化物電池、鎳鋅電池、免維護(hù)鉛酸電池、鉛布電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池等新型二次電池，這些電池在中國備受用戶歡迎。當(dāng)然，隨著國家對(duì)于綠色生態(tài)發(fā)展的要求出現(xiàn)，新能源鉛酸蓄電池也逐漸的變得受歡迎。鉛酸蓄電池更多應(yīng)用于新能源發(fā)電項(xiàng)目，例如風(fēng)能、光能發(fā)電系統(tǒng)就多用鉛酸蓄電池作為系統(tǒng)中的儲(chǔ)能部分。圖SEQ圖\*ARABIC3鉛蓄電池結(jié)構(gòu)示意圖鉛酸蓄電池是化學(xué)電池，蓄能過程涉及化學(xué)反應(yīng)。蓄電池的結(jié)構(gòu)如圖3所示：蓄電池利用填滿海綿狀鉛的鉛板作為負(fù)極，將填滿二氧化鉛的鉛板作為正極，利用稀硫酸作為電解質(zhì)傳播電能。當(dāng)蓄電池處于直流電充電狀態(tài)時(shí)，正負(fù)兩極分別生成鉛和二氧化鉛，停止充電時(shí)，兩種生成物又恢復(fù)到原來的狀態(tài)，這就形成了化學(xué)電池。鉛蓄電池處于放電狀態(tài)時(shí)，金屬鉛發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化成硫化鉛狀態(tài)，而二氧化鉛作為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，生成硫酸鉛，這樣的反應(yīng)會(huì)生成電流，為負(fù)載充電。鉛酸蓄電池分為三類，分別為普通蓄電池、干荷蓄電池以及免維護(hù)蓄電池。普通鉛酸蓄電池石油鉛和鉛的氧化物構(gòu)成的極板，電解液為硫酸水溶液。普通鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定，價(jià)格便宜；缺點(diǎn)是比能低，使用壽命短日常維護(hù)頻繁等。干荷蓄電池又叫做干式荷電鉛酸蓄電池，該電池具有儲(chǔ)電能力高的特點(diǎn)，在完全干燥的情況下，能夠完整保存得到的電量長(zhǎng)達(dá)兩年。免維護(hù)蓄電池優(yōu)勢(shì)在于其結(jié)構(gòu)，且其電解液消耗量少，在其使用壽命內(nèi)沒有補(bǔ)充蒸餾水的必要。其特點(diǎn)是耐高溫、耐震、體積小等特點(diǎn)，使用壽命是普通鉛酸蓄電池的兩倍。1.4逆變器逆變器是將風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與用戶負(fù)載連接在一起的中介。其工作原理是通過控制電路進(jìn)而控制整個(gè)電路的運(yùn)行。逆變器應(yīng)用廣泛，生活領(lǐng)域常見的家用電器，在接入電路時(shí)逆變器通過改變電壓將電器與電路相連，使電器能夠正常運(yùn)行。因?yàn)槟孀兤髟诠ぷ鬟^程中會(huì)消耗一部分功率，所以逆變器的轉(zhuǎn)換效率成為評(píng)判逆變器好壞的標(biāo)準(zhǔn)。與家用電器不同的是，大型發(fā)電廠所使用的逆變器功率要更高一些，匹配電廠整個(gè)工作系統(tǒng)的電壓以及輸電線路要求的電壓。電廠對(duì)于逆變器效率的要求很高，小功率的發(fā)電設(shè)備對(duì)等的逆變器效率在80%以上，而兆瓦級(jí)別的發(fā)電設(shè)備逆變器的效率要高達(dá)90%左右。逆變器的作用包括斷路、過壓、過流、過熱以及防蓄電池過放電的保護(hù)作用。逆變器種類眾多，分類標(biāo)準(zhǔn)也不同。按照源流的性質(zhì)，可以將逆變器分為有源逆變器和無源逆變器，區(qū)別在于輸電過程中是否