第一篇：風光互補發電系統在牧區應用的可行性分析論文

風光互補發電系統在牧區應用的可行性分析

0 摘要

隨著經濟的快速發展，能源消耗的逐年增加，不可再生的常規能源面臨日益枯竭的境況，迫切需要可再生的新型清潔能源。而風能與太陽能在眾多新型能源中潛力最大，也最具開發價值。由于太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性，綜合利用風能、太陽能的風光互補發電系統成為一種合理的能源系統。本文主要介紹了風光互補發電系統的結構和工作原理，分析了內蒙古自治區的太陽能風能資源和他們之間的互補性,總結出風光互補發電系統在牧區應用的優勢性、合理性和可行性。1 引言

能源是人類社會生存與發展的物質基礎，也是國民經濟發展的重要基礎。在過去的200多年里，以非可再生能源為基礎的能源體系極大地推動了人類社會的發展。但是，隨著石化燃料消耗的飛速增長，環境日益惡化，資源日益匱乏，利用可再生的清潔能源成為解決中國資源和環境問題的必由之路。其中太陽能和風能是最具代表性的可再生能源，也是目前研究開發的重點。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發電系統在資源上具有最佳的匹配性。風光互補發電系統成為邊遠地區資源條件最好的獨立電源系統，具有很好的應用前景。

內蒙古地域廣闊，至今還有很多地方不通電，尤其是邊境、草原和沙漠地區。牧區用電負荷較小而且分散，通過大電網的延伸來供電很不現實。單獨的風能或太陽能發電系統，很大程度上受到時間和地域的約束，很難實現全天候利用自然資源。風光互補發電系統利用了風能和太陽能優勢，順應了國家節能減排的政策，也解決了電網難以覆蓋的邊遠牧區的供電問題。風光互補發電系統簡介

所謂風光互補發電系統就是指將太陽能和風能聯合起來、使二者優劣互補進行發電的發電系統。

2.1 系統結構及原理

典型風光互補發電系統主要由風力發電機組、光伏陣列、控制器、蓄電池組、泄荷器、逆變器、直流交流負載等部分組成。系統結構圖如圖1所示。

（1）風力發電機組利用風力機將風能轉化為機械能，然后利用風力發電機將機械能轉換為電能。此時的電能為交流形式且電壓不穩定，所以必須通過整流器整流。然后通過控制器給蓄電池充電，直接給直流負載供電，經過逆變器對交流負載供電。

（2）光伏陣列是由若干太陽電池板串聯和并聯構成，利用光電轉換原理使太陽的輻射光通過半導體物質轉變為電能。此時的電能為直流形式，可以通過控制器向蓄電池充電，并給交流、直流負載供電。

（3）蓄電池在風光互補發電系統中起著儲存和調節電能的作用，由多塊蓄電池組成。當日照充足或風力很大而導致產生的電能過剩時，蓄電池將剩余的電能轉變成化學能儲存起來；當風力、日照不佳或負荷用電量增加時，則由蓄電池向負荷補充電能，并保持供電電壓的穩定。

（4）逆變器是一種把直流電轉變為交流電的裝置。風力發電機、太陽能電池和蓄電池輸出的電能經控制器后都輸出直流電。系統要想給交流負載供電，必須通過逆變器將輸出的直流電轉換成負載所需的交流電。此外，逆變器還具有自動穩壓功能，確保風光互補發電系統的供電質量，提供穩定的電能，使負載正常運行。（5）控制器在整個系統中起著非常重要的作用。它將系統中各個部分連接起來，并對各部分的工作進行控制。根據日照強弱、風力大小和負荷的變化，控制器不斷切換和調節蓄電池的工作狀態。當電能充足時，控制器將調節后的電能送往負載，并控制太陽能電池陣列和風力發電機將剩余電能以最佳的充電電流和電壓快速、平穩、高效地送入蓄電池組儲存；當發電量不能滿足負載需要時，控制器控制蓄電池向負載供電，同時避免蓄電池過充電和過放電現象的發生。

（6）泄荷器是一種快速消耗電能的裝置。當蓄電池已被充滿，系統發電量大于負載用電量時，為防止蓄電池過充和確保逆變器正常工作，控制器會自動接通泄荷器，將多余的電能消耗掉。

風光互補發電系統克服光伏、風力單獨發電的不足，有效利用太陽能、風能在時間和地域上的互補性，為不易用電網供電的邊遠地區提供低成本、高穩定性的電能。同時，它也為當前有效解決能源危機和環境污染問題翻開了嶄新的一頁。2.2 風光互補發電系統的特點

風力發電系統利用風力發電機，將風能轉換成電能，然而通過控制器對蓄電池充電，最后通過逆變器對負載供電。該系統具有日發電量較高，系統造價較低，運行維護成本低等優點。缺點是小型風力發電機可靠性低，常規水平軸風力發電機對風速的要求較高。

光伏發電系統利用光電板將太陽能轉換成電能，然后通過控制器對蓄電池充電，最后通過逆變器對負載供電。該系統的優點是系統供電可靠性高、資源條件好、運行維護成本低，缺點是系統造價高。

發電與用電負荷的不平衡性是風電和光電系統共同存在的一個缺陷，它是由資源的不確定性造成的。風電和光電系統發出電能后都必須通過蓄電池儲能才能穩定供電，但是每天的發電量受陽光、風力的影響很大，陽光、風力較弱會導致系統的蓄電池組長期處于虧電狀態，這是引起蓄電池組使用壽命降低的主要原因。

較風電和光電獨立系統，風光互補發電系統具有以下特點：（1）風光互補發電系統彌補了風電和光電獨立發電系統在資源上的缺陷，利用太陽能和風能的互補性，提供較穩定的電能；（2）在風光互補發電系統中，風電和光電系統可以共用一套蓄電池組和逆變環節，減少系統造價；（3）整個系統是兩種發電系統進行互補運行，因此，在保證同等供電的情況下，可大大減少儲能裝置的容量；（4）風光互補發電系統可以根據用戶需要合理配置系統容量，在不影響供電可靠性的情況下減少系統造價；（5）風光互補發電系統可以根據用戶所在地的季節及天氣變化情況優化系統設計方案，在滿足用戶要求的情況下節約資源。3 風能、太陽能資源 3.1 風能資源

內蒙古具有得天獨厚的地理優勢和氣候優勢。全區風能豐富區和較豐富區面積大、分布范圍廣，占全區總面積的80%，風能穩定度高、連續性好。這為內蒙古利用風能資源提供了有利的條件。

內蒙古位于祖國的北部邊疆，地域遼闊，橫跨東北、華北、西北三大區域。東西長2400公里，南北寬1700公里，面積118.3萬平方公里，約占全國總面積的1/8。它基本上是一個高平原地區，海拔高度多在1000～1500米之間。境內，大興安嶺呈東北-西南貫穿本區東部，陰山山脈東西橫亙于西部，形成坦蕩而遼闊的高原風貌，為內蒙古利用風能提供了地理優勢。

內蒙古大部分地區屬溫帶大陸性季風氣候，它處于北半球盛行西風帶。大風和多風天氣主要分布在春、秋、冬三季，特別是秋末至來年春初。冷空氣活動和寒潮天氣過程較為頻繁，是造成內蒙古風大多風的根本原因。在大風寒潮的影響下，形成冬半季內蒙古中西部地區豐富的風能資源。

全區理論可開發風能儲量為78690萬千瓦，可開發風能儲量為6180萬千瓦，占全國總風能儲量的24.4%，居全國各省區第一位。中部和西部地區的理論可開發風能儲量為64376萬千瓦，技術可開發風能儲量為5056萬千瓦；北部地區的理論可開發風能儲量為14313萬千瓦，技術可開發風能儲量為1124萬千瓦。10米高度可開發利用的風能儲量為1.01億kW，占全國相應風能總儲量的40%；50米高度可開發利用的風能儲量為2.02億kW，也占全國相應風能總儲量的40%。一年中有5 000h～6 000h風速大于3m/s，年最長連續無效風速小時數低于100小時。

3.2 太陽能資源

內蒙古不僅有儲量巨大風力資源，太陽能資源也很豐富。內蒙古海拔較高，日照充足，干旱少云，光輻射強，日照時數也較多。輻射量為每平方米4800-6400兆焦耳，年日照時數為2600-3200小時，是全國的高值地區之一。全區年總輻射量在每平方米5500兆焦耳以上的太陽能豐富地區和年總輻射量在每平方米5000-5500兆焦耳之間的太陽能較豐富地區所占面積為72萬平方公里，約占全區總面積的61%。

全區太陽能資源的分布自東部向西南增多，以巴彥淖爾市西部及阿拉善盟最多，太陽能總輻射量高達6490～6992兆焦耳/平方米，僅次于青藏高原，處我國的第二位。3.3 風光資源互補特性

根據內蒙古地區光能和風能資源及當地的用電負荷情況，我區將風能作為風光互補發電的主要指標。這主要是因為：①風能能量密度遠大于太陽能密度；②風力發電的成本遠低于太陽能發電成本；③風能的時空變化大而復雜，變率大，太陽能的時空變化規律性強，變率小。

根據內蒙古氣象科學研究所對內蒙古風能、太陽能資源互補性的分析，全區各地的風能資源可以分為春夏強冬秋弱型、春季強夏秋冬弱型、春季強夏季弱型、春季強冬季弱型、和冬季強夏季弱型。從互補性強弱來看，冬強夏弱型為互補性最強；春強夏弱型較強；春季強夏秋冬弱型互補性一般；春季強夏季弱型較差；春強冬弱型無互補性。4 風光互補發電系統在牧區應用的優勢性、合理性及可行性 4.1 優勢性

1）風光互補發電系統將太陽能電池陣列與風力發電機有機地配合組成一個系統，整合了太陽能和風能優勢，充分發揮各自的特性，最大限度地利用好大自然賜予的風能和太陽能以應用科學來滿足農牧民需求，為內蒙古的發展翻開了嶄新的一頁。

（2）風光互補發電系統不需輸電線路，也不需挖開路面埋管或架空線路。其獨特的優勢在邊遠廣袤的內蒙古大草原十分突出，解決了偏遠牧區無法供電的難題和傳統供電線損耗大成本高的難題。

（3）較風能太陽能單獨發電系統，風光互補發電系統利用內蒙古風能和太陽能互補的資源優勢，采用風光互補技術，有風無光時通過風力發電機發電，無風有光時通過太陽能電池陣列發電，二者皆有時同時發電，通過蓄能裝置，為用戶提供穩定的電源。

（4）風光互補發電系統投資小、見效快；占地面積小，應用靈活便捷，一個家庭、一個村莊、一個區域，無論個人、集體均可采用；供電區域規模小、供電區域明確，便于維護。

（5）風光互補發電系統是把風能和光能轉化為電能，直接減少了對礦物燃料的消耗，減少大氣污染，保護環境，為節能減排開辟了新的天地。4.2 合理性

1）內蒙古風能、光能資源都非常豐富，但是這些資源時空分布的不均勻性使得單獨使用一種能源會出現一定時段內供能不足，甚至出現停止供能的現象。風光互補發電系統利用風能和太陽能的互補性，在資源上彌補了風能和太陽能獨立發電系統的缺陷。

（2）風光互補發系統將風能和太陽能轉變來的電能通過蓄電池儲存起來，通過逆變器將直流電轉變為交流電，比傳統的家用直流微型發電機功率更大，使用時間更長。

（3）風力發電系統利用高空的風能，光伏發電設備則利用地面的太陽能，實現地面和高空的有效結合，充分利用土地資源。風光互補技術可加大利用太陽能和風能連續工作的能力，降低設備制造成本。同時，加強太陽能和風能利用時間可減少使用蓄電池的時間，提高蓄電池使用壽命。

（4）風光互補發電系統中的蓄電池組和逆變環節在風電和光電系統中在是可以通用的，所以風光互補發電系統的造價可以大大降低，使系統趨于合理。4.3 可行性

風光互補技術的發展，內蒙古豐富的風能太陽能資源及國家對于新能源開發利用的有利政策，使得風光互補發電系統在內蒙古牧區的應用具有可行性。

伴隨著風光互補技術的日益成熟，風光互補發電系統可以提供越來越穩定的電力供應，可以根據用戶的用電負荷情況和資源條件進行系統容量的合理配置，既可保證系統供電的可靠性，又可降低發電系統的造價。無論是怎樣的環境和怎樣的用電要求，風光互補發電系統都可采用最優化的系統設計方案來滿足用戶的要求。

風光互補發電系統一種新型的綠色環保發電方式，其能量來源是自然界的太陽能和風能。在太陽能以及風能充足的地區使用風光互補發系統，節約使用成本，同時節省國家能耗，符合國家節能環保政策的要求。

風光互補發電系統在牧區的應用受到國家相關政策的扶助。國家推行了一系列關于利用風能太陽能等新能源的項目，落實在邊遠地區使用風能太陽能發電等惠民政策。這為風光互補發電系統在牧區應用提供了有利的政策支持。5 結語

風光互補發電系統可以彌補風能和太陽能發電存在的缺陷，利用風能和太陽能在時間和地域上的互補性，最大限度地將風能和太陽能轉變成電能，通過蓄電池和逆變器給用戶供電。內蒙古牧區太陽能風能非常豐富，而且具有很強的互補性。在地處邊遠的內蒙古牧區采用風光互補發電系統為牧民供電具有很強的優勢性、合理性和可行性。參考文獻：

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第二篇：風光互補發電系統簡介

風光互補發電系統簡介

一、概述

能源是國民經濟發展和人民生活必須的重要物質基礎，在過去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎上的能源體系極大的推動了人類社會的發展。但是人類在使用化石燃料的同時，帶來了嚴重的環境污染和生態系統破壞。近年來，世界各國逐漸認識到能源對人類的重要性，更認識到常規能源利用過程中對環境和生態系統的破壞，各國紛紛開始根據國情，治理和緩解已經惡化的環境，并把可再生、無污染的新能源的開發利用作為可持續發展的重要內容。風光互補發電系統是利用風能和太陽能資源的互補性，具有較高性價比的一種新型能源發電系統，具有很好的應用前景。

二、風光互補發電系統的發展過程及現狀

最初的風光互補發電系統，就是將風力機和光伏組件進行簡單的組合，因為缺乏詳細的數學計算模型，同時系統只用于保證率低的用戶，導致使用壽命不長。

近幾年隨著風光互補發電系統應用范圍的不斷擴大，保證率和經濟性要求的提高，國外相繼開發出一些模擬風力、光伏及其互補發電系統性能的大型工具軟件包。通過模擬不同系統配置的性能和供電成本可以得出最佳的系統配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作開發了hybrid2應用軟件。hybrid2本身是一個很出色的軟件，它對一個風光互補系統進行非常精確的模擬運行，根據輸入的互補發電系統結構、負載特性以及安裝地點的風速、太陽輻射數據獲得一年8760小時的模擬運行結果。但是hybrid2只是一個功能強大的仿真軟件，本身不具備優化設計的功能，并且價格昂貴，需要的專業性較強。

在國外對于風光互補發電系統的設計主要有兩種方法進行功率的確定：一是功率匹配的方法，即在不同輻射和風速下對應的光伏陣列的功率和風機的功率和大于負載功率，只要用于系統的優化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同輻射和風速下對應的光伏陣列的發電量和風機的發電量的和大于等于負載的耗電量，主要用于系統功率設計。

目前國內進行風光互補發電系統研究的大學，主要有中科院電工研究所、內蒙古大學、內蒙古農業大學、合肥工業大學等。各科研單位主要在以下幾個方面進行研究：風光互補發電系統的優化匹配計算、系統控制等。目前中科院電工研究所的生物遺傳算法的優化匹配和內蒙古大學新能源研究中推出來的小型戶用風光互補發電系統匹配的計算即輔助設計，在匹配計算方面有著領先的地位，而合肥工業大學智能控制在互補發電系統的應用也處在前沿水平。

據國內有關資料報道，目前運行的風光互補發電系統有：西藏納曲鄉離格村風光互補發電站、用于氣象站的風能太陽能混合發電站、太陽能風能無線電話離轉臺電源系統、內蒙微型風光互補發電系統等。

三、風光互補發電系統的結構

風光互補發電系統主要由風力發電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負載等部分組成，系統結構圖見附圖。該系統是集風能、太陽能及蓄電池等多種能源發電技術及系統智能控制技術為一體的復合可再生能源發電系統。

(1)風力發電部分是利用風力機將風能轉換為機械能，通過風力發電機將機械能轉換為電能，再通過控制器對蓄電池充電，經過逆變器對負載供電；

(2)光伏發電部分利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉換為電能，然后對蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉換為交流電對負載進行供電；

(3)逆變系統由幾臺逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標準的220v交流電，保證交流電負載設備的正常使用。同時還具有自動穩壓功能，可改善風光互補發電系統的供電質量；

(4)控制部分根據日照強度、風力大小及負載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態進行切換和調節：一方面把調整后的電能直接送往直流或交流負載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲。發電量不能滿足負載需要時，控制器把蓄電池的電能送往負載，保證了整個系統工作的連續性和穩定性；

(5)蓄電池部分由多塊蓄電池組成，在系統中同時起到能量調節和平衡負載兩大作用。它將風力發電系統和光伏發電系統輸出的電能轉化為化學能儲存起來，以備供電不足時使用。

風光互補發電系統根據風力和太陽輻射變化情況，可以在以下三種模式下運行：風力發電機組單獨向負載供電；光伏發電系統單獨向負載供電；風力發電機組和光伏發電系統聯合向負載供電。

風光互補發電比單獨風力發電或光伏發電有以下優點：

●利用風能、太陽能的互補性，可以獲得比較穩定的輸出，系統有較高的穩定性和可靠性；

●在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲能蓄電池的容量[5]；

●通過合理地設計與匹配，可以基本上由風光互補發電系統供電，很少或基本不用啟動備用電源如柴油機發電機組等，可獲得較好的社會效益和經濟效益。

四、風光互補發電系統的應用前景

(1)無電農村的生活、生產用電

中國現有9億人口生活在農村，其中5%左右目前還未能用上電。在中國無電鄉村往往位于風能和太陽能蘊藏量豐富的地區。因此利用風光互補發電系統解決用電問題的潛力很大。采用已達到標準化的風光互補發電系統有利于加速這些地區的經濟發展，提高其經濟水平。另外，利用風光互補系統開發儲量豐富的可再生能源，可以為廣大邊遠地區的農村人口提供最適宜也最便宜的電力服務，促進貧困地區的可持續發展。

我國已經建成了千余個可再生能源的獨立運行村落集中供電系統，但是這些系統都只提供照明和生活用電，不能或不運行使用生產性負載，這就使系統的經濟性變得非常差。可再生能源獨立運行村落集中供電系統的出路是經濟上的可持續運行，涉及到系統的所有權、管理機制、電費標準、生產性負載的管理、電站政府補貼資金來源、數量和分配渠道等等。但是這種可持續發展模式，對中國在內的所有發展中國家都有深遠意義。

(2)半導體室外照明中的應用

世界上室外照明工程的耗電量占全球發電量的12%左右，在全球日趨緊張的能源和環保背景下，它的節能工作日益引起全世界的關注。基本原理是：太陽能和風能以互補形式通過控制器向蓄電池智能化充電，到晚間根據光線強弱程度自動開啟和關閉各類led室外燈具。智能化控制器具有無線傳感網絡通訊功能，可以和后臺計算機實現三遙管理(遙測、遙訊、遙控)。智能化控制器還具有強大的人工智能功能，對整個照明工程實施先進的計算機三遙管理，重點是照明燈具的運行狀況巡檢及故障和防盜報警。

室外道路照明工程主要包括：

●車行道路照明工程(快速道/主干道/次干道/支路)；

●小區(廣義)道路照明工程(小區路燈/庭院燈/草坪燈/地埋燈/壁燈等)。

目前已被開發的新能源新光源室外照明工程有：風光互補led智能化路燈、風光互補led小區道路照明工程、風光互補led景觀照明工程、風光互補led智能化隧道照明工程、智能化led路燈等。

(3)航標上的應用

我國部分地區的航標已經應用了太陽能發電，特別是燈塔樁，但是也存在著一些問題，最突出的就是在連續天氣不良狀況下太陽能發電不足，易造成電池過放，燈光熄滅，影響了電池的使用性能或損毀。冬季和春季太陽能發電不足的問題尤為嚴重。

天氣不良情況下往往是伴隨大風，也就是說，太陽能發電不理想的天氣狀況往往是風能最豐富的時候，針對這種情況，可以用以風力發電為主，光伏發電為輔的風光互補發電系統代替傳統的太陽能發電系統。風光互補發電系統具有環保、無污染、免維護、安裝使用方便等特點，符合航標能源應用要求。在太陽能配置滿足春夏季能源供應的情況下，不啟動風光互補發電系統；在冬春季或連續天氣不良狀況、太陽能發電不良情況下，啟動風光互補發電系統。由此可見，風光互補發電系統在航標上的應用具備了季節性和氣候性的特點。事實證明，其應用可行、效果明顯。

(4)監控攝像機電源中的應用

目前，高速公路道路攝像機通常是24小時不間斷運行，采用傳統的市電電源系統，雖然功率不大，但是因為數量多，也會消耗不少電能，采用傳統電源系統不利于節能；并且由于攝像機電源的線纜經常被盜，損失大，造成使用維護費用大大增加，加大了高速公路經營單位的運營成本。應用風光互補發電系統為道路監控攝像機提供電源，不僅節能，并且不需要鋪設線纜，減少了被盜了可能，有效防盜。但是我國有的地區會出現惡劣的天氣情況，如連續灰霾天氣，日照少，風力達不到起風風力，會出現不能連續供電現象，可以利用原有的市電線路，在太陽能和風能不足時，自動對蓄電池充電，確保系統可以正常工作。

(5)通信基站中的應用

目前國內許多海島、山區等地遠離電網，但由于當地旅游、漁業、航海等行業有通信需要，需要建立通信基站。這些基站用電負荷都不會很大，若采用市電供電，架桿鋪線代價很大，若采用柴油機供電，存在柴油儲運成本高，系統維護困難、可靠性不高的問題。

要解決長期穩定可靠地供電問題，只能依賴當地的自然資源。而太陽能和風能作為取之不盡的可再生資源，在海島相當豐富，此外，太陽能和風能在時間上和地域上都有很強的互補性，海島風光互補發電系統是可靠性、經濟性較好的獨立電源系統，適合用于通信基站供電。由于基站有基站維護人員，系統可配置柴油發電機，以備太陽能與風能發電不足時使用。這樣可以減少系統中太陽電池方陣與風機的容量，從而降低系統成本，同時增加系統的可靠性。

(6)抽水蓄能電站中的應用

風光互補抽水蓄能電站是利用風能和太陽能發電，不經蓄電池而直接帶動抽水機實行補丁時抽水蓄能，然后利用儲存的水能實現穩定的發電供電。這種能源開發方式將傳統的水能、風能、太陽能等新能源開發相結合，利用三種能源在時空分布上的差異實現期間的互補開發，適用于電網難以覆蓋的邊遠死去，并有利于能源開發中的生態環境保護。

風光互補抽水蓄能電站的開發至少滿足以下兩個條件：

●三種能源在能量轉換過程中應保持能量守恒；

●抽水系統所構成的自循環系統的水量保持平衡。

雖然與水電站相比成本電價略高，但是可以解決有些地區小水電站冬季不能發電的問題，所以采用風光互補抽水蓄能電站的多能互補開發方式具有獨特的技術經濟優勢，可作為某些滿足條件地區的能源利用方案。

風光互補發電系統的應用向全社會生動展示了風能、太陽能新能源的應用意義，推動我國節能環保事業的發展，促進資源節約型和環境友好型社會的建設，具有巨大的經濟、社會和環保效益。

總結

風能和太陽能都是清潔能源，隨著光伏發電技術、風力發電技術的日趨成熟及實用化進程中產品的不斷完善，為風光互補發電系統的推廣應用奠定了基礎。風光互補發電系統推動了我國節能環保事業的發展，促進資源節約型和環境友好型社會的建設。

總之，相信隨著設備材料成本的降低、科技的發展、政府扶持政策的推出，該清潔、綠色、環保的新能源發電系統將會得到更加廣泛的應用。

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第三篇：戶用風光互補發電系統可行性報告

戶用風力與太陽能光伏互補發電系統

設計可行性研究報告

一、風力與太陽能光伏發電行業發展前景分析

風力發電是一種將風能轉換為機械能，由機械能冉轉換為電能的機電裝置。利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過增速機將旋轉的速度提升，來帶動發電機發電。依據目前的風能技術，大約1米/秒的微風速度，便可以開始發電。

光伏發電是利用單晶硅、多晶硅或非晶硅半導體電子器件光伏效應原理有效地吸收太陽輻射能, 并直接轉變成電能的發電方式。

風力發電、太陽能光伏發電是近年來國內外應用比較廣泛、最有發展前景的可再生能源利用技術。在當今化石能源日益減少、生態環境遭受破壞的情況下，利用以風能、太陽能為代表的清潔、可再生能源，對于改善現有能源結構，緩解能源危機，實現人與自然的可持續發展具有重要的意義。

世界各國尤其是發達國家高度重視以太陽能和風能為代表的新能源發展，通過增加財政投資、減免稅收、電力回購補償等一系列措施，鼓勵刺激風力發電、太陽能光伏發電行業的發展。以太陽能光伏行業為例，2009年，全球光伏市場累計安裝量提高了45%，達到了22.9GW。新增光伏裝機容量接近5.8GW，增速為46.6%。其中，德國新增光伏裝機容量從1.8GW提高到3.8GW，幾乎翻了一番，從2008年41.1%的占比上升為51.7%，居全球第一位。其它國家也發展迅速，意大利安裝了711MW，成為第二大市場，捷克和比利時09年分別安裝了411MW和292MW。歐洲以外的國家也同樣發展迅速，日本安裝了484MW，美國則安裝了470MW，其中包括40MW的離網系統。而風電行業，2009年全球風電裝機總量達到157900MW．較上年增加了37500MW。歐洲的風能發電發展最快，其中德國十分重視風電發展，目前是世界上風電技術最先進的國家。截至2006年底，德國風電總裝機容量達到了20 622 MW，占世界風電總裝機容量的1／3以上．德國風力發電量約占全年總發電量的6％，居世界第1位．到2010年，德國風電裝機容量達到23 000 MW，可提供德國8％～10％的電力需求，l5個歐盟成員國可再生能源生產的電力滿足全部電力需求的22％．

在當前階段，風力發電、太陽能光伏發電市場的發展很大程度依賴于相關國家制定的支持機制和法案，支持機制和法案的頒布、更改、增強或削弱都會對風力發電、光伏市場和產業造成深遠的影響。德國、日本、美國等發達國家風力發電、太陽能光伏發電行業能有如此迅速的發展，均得益于相關國家有一套成熟的激勵措施和支持法案，值得指出的是：日本、德國、西班牙、意大利、韓國等許多國家制定的風能、太陽能發電回購補償政策，對促進、鼓勵民間發展太陽能光伏、風能發電起到至關重要的作用。

我國光伏發電和風能產業起步于20世紀70年代，90年代中期進入穩步發展時期，經過30多年的努力，已迎來了快速發展的新階段。2006年至2008年，中國的新能源市場投資年均增長率為67％，23.5億美元的投資中大約有60％投向了太陽能領域，其余主要投資到風能領域。特別是在“光明工程”先導項目和“送電到鄉”工程等國家項目及世界光伏市場的有力拉動下，太陽能電池及組件產量逐年穩步增加，我國光伏產業經歷爆發式增長，已基本形成了涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、封裝、平衡部件、系統集成、光伏應用產品和專用設備制造的較完整產業鏈。產業鏈各個環節的專用設備和專用材料的國產化加快，許多設備完全實現了國產化并有部分出口。到2007年底，全國光伏系統的累計裝機容量達到10萬千瓦（100MW），從事太陽能電池生產的企業達到50余家，從業人員達到8萬人以上。而我國風電行業近年來發展也非常迅速，到2009年底，我國風電總裝機容量累計為2580萬千瓦，其中并網風電1613萬千瓦，占全國總裝機容量的占1．85％，另還有967萬千瓦未并網風電。其中僅2009年新增裝機容量就達到1300萬千瓦。總的風電裝機容量位于美國、德國之后，名列全球第三。2009年，我國風電發電量為275億千瓦時，占總的發電量比例為0．75％。

近年來，國家財政對太陽能和風能產業的補貼力度逐年增強。2008年，我國開始啟動屋頂和大型地面并網光伏發電示范項目的建設；2009年初完成了甘肅敦煌10MW級大型荒漠并網光伏電站的招標工作；同時太陽能屋頂計劃與金太陽示范工程、風能發電的財政補貼項目也相繼推出，這一系列的政策措施給我國未來的太陽能光伏和風能產業提供了一個廣闊的發展空間。

我國現行的補貼政策主要針對光伏設備生產企業、大型項目承建商和一些示范性項目，缺乏對于小型發電系統或是消費者、投資者的激勵政策。這也是我國光伏產業商業化推廣遲緩的重要原因。經驗表明，我國政府的政策

導向將在未來一段時間內決定著國家風能與光伏產業的發展水準和市場需求。直到現在，我國還沒有太陽能上網電價和新能源電力回購補償政策,每年幾百兆瓦的太陽能電站建設與每年幾個吉瓦太陽能光伏電池生產能力相形見絀,遠不成比例。因此,太陽能上網電價和新能源電力回購補償政策盡快出臺是中國太陽能與風能發電產業的當務之急。相信在節能減排、低碳經濟的大背景下，針對目前風能與光伏發電成本高、國內產業對進出口依存度過高的特點，我國將加大政策指導和扶持力度，一旦國家新能源電力回購補償政策出臺, 風能、太陽能發電行業必將迎來迅猛發展的時機。

二、項目市場定位分析

我國2006年頒布的《可再生能源法》 規定：電網企業應當全額收購其電網覆蓋范圍內的可再生能源并網發電項目的上網電量。但實際上由于光伏上網電價成本是常規能源上網電價的1O倍而無法實施。最近我國完成的8MW 并網光伏系統的前期研究表明，目前完全商業化運作的并網光伏發電上網電價成本大約為3．4元／千瓦時，這樣高的成本無論是國家補貼還是全民分攤，大面積發展都會遇到很大的困難和阻力。如果是一般家庭用的光伏發電系統，則發電成本更高，通過在淘寶網檢索進行價格對比，國內多晶硅太陽電池價格大約為10~15元／瓦，一套戶用3000瓦太陽能光伏發電系統單是太陽能板就需30000~45000元左右，若配套蓄電池、逆變器、整流器、控制器及附屬部件及安裝費，至少需40000~50000元左右。網上檢索到華威能源生產的整套3000瓦太陽能光伏發電系統市場銷售價格最低為36916元。按照一般家庭每月電費200元計算，理論上需要至少15年~20年才能收回成本，而且還不包括使用過程的維護費用。通常,家庭預期投資回收期超過5年就很難被消費者所接受。在光伏發電成本還不具有市場競爭力，且缺乏實質性政策支持的情況下，戶用太陽能光伏發電系統很難直接走向市場。另外，風力發電的上網價格在0．42~0．72元／千瓦時，成本正逐漸接近火電成本，但分散式風力發電機系統的可靠性較差，隨機性和間歇性強，電能質量較差，需進行比較復雜的處理才能使用。因此，風能發電和太陽能光伏發電系統只有在遠離電網且必須用電的地方才能找到其商業的價值。根據初步分析，目前，風能與太陽能光伏發電系統具有市場價值的地方和行業如下：

1、偏遠農村、山區、草原、邊防哨所，海島等地方。

這些地方遠離電網，迫切需要用電改善工作和生活條件，使用柴汽油發

電成本過高，而風能或太陽能發電系統恰好能夠填補這一空缺。

2、遠離城市和供電線路的移動通信基站。

移動通信基站用電負荷都不會太大，若采用市電供電，架桿鋪線代價很大，若采用柴油發電機供電，存在柴油儲運成本高，系統維護困難、可靠性不高的問題。要解決長期穩定可靠的供電問題，只能依賴當地的自然能源，而太陽能和風能可作為取之不盡的可再生能源。將大大降低電源配置成本。

3、高速公路沿線的交通標志和錄像監控裝置。

高速公路的外場監控設備一般采用直接敷設電纜的供電方式，諸如互通立交、彎道、坡道、特大橋等需重點監控的路段往往離電源點的距離很遠，采用傳統電纜供電方式，就必須使用比較粗大的銅芯線纜來降低電壓衰減，從而導致建設費用過高，同時運營期間也因電纜經常被盜而給業主造成重大的經濟損失和運營管理的不便。而采用風光互補的方式對外場監控設備供電，與傳統電纜供電相比省去了中間電纜及其敷設的過程，大大降低了供電成本，具有很好的性價比。而且高速公路上由于車輛行駛速度很快，不斷卷起的氣流會使公路兩旁常年處于有風狀態，保證風光互補系統常年處于運行供電狀態。

4、漁船作業和生活用電。

漁船出海作業需要保證衛星導航、通信設施、安全指示燈、標志燈、燈光作業燈等的供電，泊港后需要有人留守，留守人員需要照明、電視、冰箱等生活用電。因此，漁船常年需要用電，過去一直靠柴油發電機發電解決。購置柴油發電機和發電用油的成本并不低。如果設計1000瓦以下價格在10000元以下的船用小型風力與太陽能光伏互補發電系統,則可以很好地解決漁船用電問題，完全可以做到成本低于使用柴油發電機。目前，在浙江、江蘇省沿海一帶，在政府的倡導下，漁船開始普及安裝300瓦~1000瓦的微小型風力與太陽能光伏互補發電系統,節省了大量燃油，應用效果比較好。北海作為沿海城市，海上風力和太陽能資源充沛，北部灣和南海大批的作業漁船，可以作為市場的潛在用戶，完全有可能在漁船找到市場的切入點。

三、項目技術定位分析

風能和太陽能由于受地理分布、季節變化、晝夜交替等影響，其能量密度變化較大。然而，太陽能與風能在時間和地域上都有一定的互補性，白天太陽光最強時，風較小，晚上太陽落山后，光照很弱。但由于地表溫差變化

大而風能加強。在夏季，太陽光強度大而風小，冬季，太陽光強度弱而風大。太陽能發電穩定可靠，但成本較高，而風力發電成本較低，但隨機性大，供電可靠性差。因此相對于單一的風能、太陽能發電，風光互補發電系統是更經濟合理、穩定、持續的發電模式。將兩者結合起來，可實現晝夜發電，提高系統供電的連續性、穩定性和可靠性。另外，以家庭用戶為單位的風能與太陽光伏發電系統是今后最普遍的一種新能源應用方式。因此，應該將項目考慮定位為：獨立的離網型小型風力與太陽能光伏互補發電系統。利用成熟先進的以單片機為核心的嵌入式技術、電力電子技術、小型微風發電技術和多晶硅太陽能電池，研發出一種功率在300瓦以上，3~5千瓦以下，具有微風發電和太陽能光伏發電互補功能，智能化控制程度較高的家庭用小型發電系統。為將來太陽能光伏發電大規模商業化應用做好技術儲備。

四、系統的基本構成

風光互補發電系統主要由風力發電機、風電整流器、太陽能光伏電池陣、控制器、蓄電池、逆變器等部分組成。如圖所示：

其工作原理是：風力發電機將風能轉換成交流電能，先經整流器整流成為直流電，由控制器對蓄電池充電，然后再通過逆變器轉換成交流電才能供給交流負載。太陽能光伏電池陣將太陽能直接轉換成直流電，并通過逆變器可將直流電轉換為交流電對負載進行供電，同時在光伏電能充裕時由控制器對蓄電池充電。在日照不足時，儲存在蓄電池中的直流電能經過逆變器，變換成交流電供給交流負載使用。正常工作情況下，風力發電部分和光伏發電部分可以獨立工作，也可以同時工作。

1、風力發電機

按主軸旋轉方向分為兩類：水平軸式風力發電機，轉動軸與地面平行，需隨風向變換調整葉輪的朝向。多采用水平軸、上風向、三葉片式，該類型風力發電機具備較高的風能利用率,價格低廉，但葉片旋轉直徑較大。垂直軸式風力發電機轉動軸與地面垂直，葉輪不需改變方向。依形狀可分為桶形轉子和打蛋形轉子等。新型垂直軸風力發電機(H型)采用了新型結構和材料，具有啟動風速低、噪音低、抗風能力強等優點，1米/秒微風就可起步發電。葉輪旋轉直徑較小，安裝使用方便，但價格相對較高，目前處于推廣應用階段。小型風力發電裝置可使用的發電機類型較多，有直流發電機、電磁式交流發電機、磁阻式發電機及感應子式發電機等。永磁同步發電機由于其結構簡單，效率高，體積小的特點得到廣泛應用。本裝置的風力發電機采用交流永磁同步發電機。按價格要求選取水平式或垂直式風機。

根據淘寶網檢索價格，300瓦垂直式風力發電機價格為2000元左右，超過500W的垂直式風力發電機價格6000~10000元以上。300瓦水平式風力發電機價格為1500元左右，1000W的水平式風力發電機價格3500元左右。水平式風力發電機價格比較便宜，但因旋轉直徑過大，對風向要求較嚴，不適宜安裝在漁船上。因此陸上系統可選取水平式風力發電機，但船用系統宜選垂直式風力發電機。

2、太陽能光伏電池陣列

單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右，最高的達到24％，是所有種類的太陽能電池中光電轉換效率最高的。使用壽命一般可達15年，最高可達25年，制作成本很高。多晶硅太陽能電池的光電轉換效率約12％，使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短，制作成本相對較低。因此得到大量發展。非晶硅太陽能電池是近年開始應用的一種新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，工藝過程大大簡化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優點是在弱光條件也能發電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉換效率偏低，最高只能達到10％左右，且不夠穩定，隨著時間的延長，其轉換效率衰減較快。薄膜式太陽電池是太陽能電池今后的發展方向。

按照性能價格比，系統宜選取多晶硅太陽能電池。據淘寶網檢索，多晶硅價格為10元~15元/瓦，面積為0.008平方米/瓦，則300瓦價格為3000元~4000元左右。面積為2.4平方米。

3、風光互補控制器

主要用于控制太陽能電池和風力發電機同時對蓄電池進行智能充電。裝置采用單片機控制系統，具備防雷、PWM卸載、太陽能防反充、過電壓自動剎車、蓄電池反接和開路保護等完善的保護功能，并有液晶顯示。控制系統的風電、光電均采用PWM 脈寬調制充電方式，智能三階段充電模式，即采用主充、均充、浮充的方式進行充電，其中光電采用最大功率跟蹤（MPPT）充電技術；卸荷采用無級卸載的方法；保護功能包括防雷、過充、過放(蓄電池低電壓告警、關斷、恢復)、反接、蓄電池過壓、太陽能光電池過流、輸出過載以及短路等。具有如下設計指標：

(1)PWM整流電路：采用具有PWM端口的單片機軟件控制與外圍整流電路相結合的方法，調整PWM的周期、PWM的占空比而達到控制充電電流的目的。將風力發電機輸出的交流電變換成為可控制的直流電提供給蓄電池充電。(2)PWM無級卸載：在太陽電池板和風力發電機所發出的電能超過蓄電池和逆變輸出需要時，控制系統必須將多余的能量通過卸荷釋放掉。普通的控制方式是將整個卸荷全部接上，此時蓄電池一般還沒有充滿，但能量卻全部被耗在卸荷上，從而造成了能量的浪費。有的則采用分階段接上卸荷，則階段越多，控制效果越好，但一般只能做到五六級左右，所以效果仍不夠理想。裝置采用PWM（脈寬調制）方式進行無級卸載，在正常卸載情況下，可確保蓄電池電壓始終穩定在浮充電壓點，只將多余的電能釋放到卸荷上。從而保證了最佳的蓄電池充電特性，使得電能得到充分利用，并確保了蓄電池的使用壽命。

(3)智能限壓限流充電：由于蓄電池只能承受一定的充電電流和浮充電壓，過充電電流和過電壓充電都會對蓄電池造成嚴重的損害。本控制器通過單片機實時檢測蓄電池的充電電壓和充電電流，并通過控制光伏充電電流和風機充電電流來限制蓄電池的充電電壓和充電電流，從而確保了蓄電池的使用壽命。

(4)液晶顯示蓄電池電壓和充電電流和運行數據：能夠直觀了解蓄電池的電壓狀態，并可以根據蓄電池的電壓來調節使用負載的大小和時間。(5)完善的保護功能：

a、太陽能防反充：在夜間等光線不好的情況下，蓄電池的電壓可能會高于太陽能電池陣列的端電壓。裝置配置防反充電路，以防止蓄電池對太

陽能電池產生反充。b、防雷保護：內帶有避雷裝置，能將雷電產生的瞬時強電壓和電流釋放掉，以保護本控制器及后級設備不受雷擊損傷。c、蓄電池反接保護：如果蓄電池不小心反接，則相當于發生短路，即會產生巨大的瞬時電流。如果不加保護，則必然會損壞蓄電池和設備本身。裝置具有完善的蓄電池反接保護功能，在不小心反接時，電路中的保險絲會自動熔斷，使得整個蓄電池回路斷開，從而有效保護蓄電池和本設備。d、蓄電池開路保護：長期使用后，蓄電池可能會發生開路或接觸不良。裝置在蓄電池開路后會發出聲光報警，并保護設備自身不被損壞。e、過風速和過電壓剎車：在大風或過電壓狀態下，本控制器將自動啟動電磁剎車，以保護風機和蓄電池。

(7)數字化智能控制：核心器件采用功能強大的單片機進行控制，外圍電路結構簡單，且控制方式和控制策略靈活強大，確保系統運行的穩定。

意法半導體的STM32F103單片機芯片功能強大，有較強的PWM控制功能，且研發人員均已熟練掌握該芯片的使用，因此控制器設計擬選STM32F103單片機。

4、逆變器

逆變器是一種電源轉換裝置，主要功能是將蓄電池的直流電逆變成標準工頻交流電。逆變器通過全橋電路，采用正弦波脈寬調制SPWM技術經過調制、濾波、升壓等，得到與電網負載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供用戶使用。

正弦波逆變器的優點是輸出波形基本為正弦波，在負載中只有很少的諧波損耗，對通信設備干擾小，整機效率高。隨著電力電子技術的進步，脈寬調制技術的普及，SPWM型正弦波逆變器逐漸成為逆變器的主流產品。以單相全橋式逆變器為例，四個對角的開關功率管以每個對角線的兩個開關管為一組，依次導通和關斷，在負載兩端就產生交替的正負電壓，形成交流輸出。當此交替導通的頻率與負載所需的交流頻率相同時，其輸出的電壓為方波電壓。當開關管以比逆變交流輸出電壓高許多的頻率開關，且每次開關的脈寬按照正弦波的幅值調制時，就變成了正弦波脈寬調制輸出的逆變器，加濾波器后其輸出的電壓波形就是正弦波輸出逆變器。

逆變器將直流電轉化為交流電，若直流電壓較低，則通過交流變壓器升壓，即得到標準交流電壓和頻率。在中、小容量的逆變器中，由于直流電壓

較低，如蓄電池的公標電壓為直流12V、24V、48V，就必須設計升壓電路。

中、小容量逆變器一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種，推挽電路，將升壓變壓器的中性插頭接于正電源，兩只功率管交替工作，輸出得到交流電力，由于功率晶體管共地邊接，驅動及控制電路簡單，另外由于變壓器具有一定的漏感，可限制短路電流，因而提高了電路的可靠性。其缺點是變壓器利用率低，帶動感性負載的能力較差。

全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點，功率晶體管調節輸出脈沖寬度，輸出交流電壓的有效值即隨之改變。由于該電路具有續流回路，即使對感性負載，輸出電壓波形也不會畸變。該電路的缺點是上、下橋臂的功率晶體管不共地，因此必須采用專門驅動電路或采用隔離電源。另外，為防止上、下橋臂發生共同導通，必須設計先關斷后導通電路，即必須設置死區時間，其電路結構較復雜。

推挽電路和全橋電路的輸出都必須加升壓變壓器，由于升壓變壓器體積大，效率低，價格也較貴，隨著電力電子技術和微電子技術的發展，采用高頻升壓變換技術實現逆變，可實現高功率密度逆變，這種逆變電路的前級升壓電路采用推挽結構，但工作頻率均在20KHz以上，升壓變壓器采用高頻磁芯材料，因而體積小、重量輕，高頻逆變后經過高頻變壓器變成高頻交流電，又經高頻整流濾波電路得到高壓直流電(一般均在300V以上)再通過工頻逆變電路實現逆變。

采用該電路結構，使逆變器功率大大提高，逆變器的空載損耗也相應降低，效率得到提高，該電路的缺點是電路復雜，可靠性比上述兩種電路低。

正弦波輸出的逆變器控制電路，可采用微處理器控制，這些單片機均具有多路PWM發生器，并可設定上、上橋臂之間的死區時間，完成正弦波信號的發生，并檢測交流輸出電壓，實現穩壓。

逆變器的主功率元件的選擇至關重要，目前使用較多的功率元件有達林頓功率晶體管(BJT)，功率場效應管(MOSFET)，絕緣柵晶體管(IGBT)和可關斷晶閘管(GTO)等，在小容量低壓系統中使用較多的器件為MOSFET，因為MOSFET具有較低的通態壓降和較高的開關頻率，在高壓大容量系統中一般均采用IGBT模塊，這是因為MOSFET隨著電壓的升高其通態電阻也隨之增大，而IGBT在中容量系統中占有較大的優勢，而在特大容量(100kVA以上)系統中，一般均采用GTO作為功率元件。

此外，逆變器還應具備如下保護功能或措施，以應對在實際使用過程中出現的各種異常情況，使逆變器本身及系統其他部件免受損傷：

(1)輸入欠壓保捷當輸入端電壓低于額定電壓的85％ 時，逆變器應有保護和顯示。

(2)輸入過壓保捷當輸入端電壓高于額定電壓的130％時，逆變器應有保護和顯示。

(3)過電流保護：逆變器的過電流保護，應能保證在負載發生短路或電流超過允許值時及時動作，使其免受浪涌電流的損傷。當工作電流超過額定值的150％ 時，逆變器應能自動保護。

(4)輸出短路保捷逆變器短路保護動作時間應不超過0．5s。

(5)輸入反接保護：當輸入端正、負極接反時，逆變器應有防護功能和顯示。

(6)防雷保護：逆變器應有防雷保護。(7)過溫保護等。

（8）逆變器還應有輸出過電壓防護措施，以使負載免受過電壓的損害。系統逆變器是最關鍵的核心部件，涉及單片機嵌入式技術、正弦波脈寬調制SPWM控制技術、全橋逆變電路、高頻變壓器升壓變成高頻交流電，又經高頻整流濾波電路得到高壓直流電(一般均在300V以上)再通過工頻逆變電路實現逆變一系列復雜的電力電子技術。是項目重點攻關的技術難點。逆變器設計擬選意法半導體的STM32F103單片機芯片，該芯片有較強的PWM控制功能，且研發人員均已熟練掌握該芯片的使用。

項目開發應將重點放在系統控制器與逆變器的核心技術上，只有擁有系統控制器與逆變器核心技術作為自主知識產權，該產品才有市場和技術生命力。

5、蓄電池組

在常用的蓄電池中，主要有鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池、鎳金屬氧化物蓄電池和鉛酸蓄電池。其中鉛酸蓄電池價格低廉、性能可靠、安全性高，且技術上又不斷進步和完善，得到了廣泛的應用。隨著各種蓄電池技術的發展，國內外電池充電技術也不斷更新，目前多模式充電技術被認為是最佳充電技術。其綜合了恒壓和恒流充電法優點，使蓄電池保持較高的容量和較長的使用壽命。多模式充電方法的四種充電狀態分別是涓流充電，大電流充電，過

充電和浮充電。該充電模式需要設計單片機嵌入式軟件進行才能進行精確控制。

(1)涓流充電

如果蓄電池電壓低于閾值電壓，充電器將用預先設定的涓流充電電流給電池充電。隨著涓流充電繼續，電池電壓逐漸升高，當電壓升高到閾值電壓時立即轉入大電流快速充電。如果電池電壓在充電周期開始就高于其閾值電壓時，則跳過涓流充電直接進入大電流快速充電模式。

(2)大電流快速充電

在這種模式下充電器以恒定的最大允許電流給電池充電。最大電流與電池容量有關，往往以電池容量的數值來表示。在大電流快速充電這段時間里，電池電量迅速地恢復。當電池電壓上升到過充電壓時，大電流快速充電模式結束，轉入過充電狀態。

(3)過充電

如果從大電流充電狀態直接轉入浮充狀態，電池容量只能恢復到額定容量的80％～90％。在過充電狀態下，充電電壓保持恒定不變，充電電流連續下降。當充電電流下降到足夠小時，電池容量己達到額定容量的100％，充電過程實質上己經完成，轉入浮充狀態。

(4)浮充電

該狀態主要用于補充電池自身放電所消耗的能量。在浮充電模式下，充電器輸出電壓下降到較低的浮充電壓值，充電電流通常只有10～30mA，用以補償電池因自身放電而損失的電量。浮充電壓仍將隨環境溫度變化而變化。當電池電壓下降到浮充電壓的90％時，充電器將轉入大電流充電狀態，使上述充電過程重新開始。

多模式充電法綜合了恒流充電快速而安全、及時補償鉛酸蓄電池電量的優點和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態保持電池100％電量的優點。它綜合了常規充電法和快速充電技術的優點，使蓄電池保持較高的容量和較長的使用壽命,是目前光伏系統應用最多的一種控制方式。

隨著近年來微電子技術的飛速發展，以單片機嵌入式技術為核心的充電控制技術進入了一個全新的自適應、智能階段，即自適應智能充電技術。自適應充電系統遵循各類電池的充電規律進行充電。充電系統由具有特殊功能的單片機控制，不斷檢測系統參數，按一定的算法不斷調整充電參數，同一

充電器可適應不同種類電池的充電，充電系統自適應調整自己的輸出電流，無需人工選擇，避免操作失誤。以光伏充電系統為例，光伏電池將太陽能轉變為電能，蓄電池將轉變出來的電能儲存起來，充電控制環節在系統中起著樞紐作用。一方面充電控制環節調節光伏電池的輸出功率，使盡可能多的太陽能轉變為電能，提高系統效率；另一方面它需要根據不同條件來選擇蓄電池的充電模式，從而加快蓄電池的充電速度，延長蓄電池的使用壽命。光伏系統輸入能量穩不穩定，控制環節具有舉足輕重的作用。

系統選用循環壽命長，使用壽命長，性能價格比高的風光發電系統儲能用固定型(開口式)鉛酸蓄電池。按1000瓦負載計算，電流約為5安培，要保證在連續2天無風、無晴天時．蓄電池組可獨立保證系統給重要負載正常供電。需容量240ah，若按負載500瓦，需容量120ah。單體蓄電池額定電壓為12 V，蓄電池組可選1塊或多塊蓄電池串聯組合而成總容量滿足要求。根據淘寶網檢索價格，光伏系統用蓄電池單位價格約為11元/ah,240ah約需2600元左右，120ah約需1300元左右。

初步估算，研制一套系統的組件、材料費約需2萬元左右。定型產品成本按1000瓦容量約需1萬元。300瓦約需7000元左右。

五、系統研發的初步計劃

（1）項目課題組人員組成（略）

（2）項目研發經費概算

略(3)項目進展時間

略

第四篇：“十三五”重點項目-風光互補發電項目可行性研究報告

“十三五”重點項目-風光互補發電項目可行性研究報告

編制單位：北京智博睿投資咨詢有限公司

0 本報告是針對行業投資可行性研究咨詢服務的專項研究報告，此報告為個性化定制服務報告，我們將根據不同類型及不同行業的項目提出的具體要求，修訂報告目錄，并在此目錄的基礎上重新完善行業數據及分析內容，為企業項目立項、申請資金、融資提供全程指引服務。

可行性研究報告 是在招商引資、投資合作、政府立項、銀行貸款等領域常用的專業文檔，主要對項目實施的可能性、有效性、如何實施、相關技術方案及財務效果進行具體、深入、細致的技術論證和經濟評價，以求確定一個在技術上合理、經濟上合算的最優方案和最佳時機而寫的書面報告。

可行性研究是確定建設項目前具有決定性意義的工作，是在投資決策之前，對擬建項目進行全面技術經濟分析論證的科學方法，在投 資管理中，可行性研究是指對擬建項目有關的自然、社會、經濟、技術等進行調研、分析比較以及預測建成后的社會經濟效益。在此基礎上，綜合論證項目建設的必要性，財務的盈利性，經濟上的合理性，技術上的先進性和適應性以及建設條件的可能性和可行性，從而為投資決策提供科學依據。

投資可行性報告咨詢服務分為政府審批核準用可行性研究報告和融資用可行性研究報告。審批核準用的可行性研究報告側重關注項目的社會經濟效益和影響；融資用報告側重關注項目在經濟上是否可行。具體概括為：政府立項審批，產業扶持，銀行貸款，融資投資、投資建設、境外投資、上市融資、中外合作，股份合作、組建公司、征用土地、申請高新技術企業等各類可行性報告。

報告通過對項目的市場需求、資源供應、建設規模、工藝路線、設備選型、環境影響、資金籌措、盈利能力等方面的研究調查，在行業專家研究經驗的基礎上對項目經濟效益及社會效益進行科學預測，從而為客戶提供全面的、客觀的、可靠的項目投資價值評估及項目建設進程等咨詢意見。

報告用途：發改委立項、政府申請資金、申請土地、銀行貸款、境內外融資等

關聯報告：

風光互補發電項目建議書 風光互補發電項目申請報告 風光互補發電資金申請報告 風光互補發電節能評估報告 風光互補發電市場研究報告 風光互補發電商業計劃書 風光互補發電投資價值分析報告 風光互補發電投資風險分析報告 風光互補發電行業發展預測分析報告

可行性研究報告大綱（具體可根據客戶要求進行調整）第一章 風光互補發電項目總論

第一節 風光互補發電項目概況

1.1.1風光互補發電項目名稱

1.1.2風光互補發電項目建設單位 1.1.3風光互補發電項目擬建設地點

1.1.4風光互補發電項目建設內容與規模 1.1.5風光互補發電項目性質

1.1.6風光互補發電項目總投資及資金籌措

1.1.7風光互補發電項目建設期

第二節 風光互補發電項目編制依據和原則

1.2.1風光互補發電項目編輯依據 1.2.2風光互補發電項目編制原則 1.3風光互補發電項目主要技術經濟指標 1.4風光互補發電項目可行性研究結論

第二章 風光互補發電項目背景及必要性分析

第一節 風光互補發電項目背景

2.1.1風光互補發電項目產品背景 2.1.2風光互補發電項目提出理由 第二節 風光互補發電項目必要性

2.2.1風光互補發電項目是國家戰略意義的需要

2.2.2風光互補發電項目是企業獲得可持續發展、增強市場競爭力的需要

2.2.3風光互補發電項目是當地人民脫貧致富和增加就業的需要 第三章 風光互補發電項目市場分析與預測

第一節 產品市場現狀

第二節 市場形勢分析預測

第三節 行業未來發展前景分析

第四章 風光互補發電項目建設規模與產品方案 第一節 風光互補發電項目建設規模

第二節 風光互補發電項目產品方案

第三節 風光互補發電項目設計產能及產值預測 第五章 風光互補發電項目選址及建設條件

第一節 風光互補發電項目選址

5.1.1風光互補發電項目建設地點 5.1.2風光互補發電項目用地性質及權屬 5.1.3土地現狀

5.1.4風光互補發電項目選址意見 第二節 風光互補發電項目建設條件分析 5.2.1交通、能源供應條件 5.2.2政策及用工條件

5.2.3施工條件

5.2.4公用設施條件

第三節 原材料及燃動力供應

5.3.1原材料 5.3.2燃動力供應

第六章 技術方案、設備方案與工程方案 第一節 項目技術方案

6.1.1項目工藝設計原則

6.1.2生產工藝

第二節 設備方案

6.2.1主要設備選型的原則 6.2.2主要生產設備 6.2.3設備配置方案 6.2.4設備采購方式 第三節 工程方案

6.3.1工程設計原則

6.3.2風光互補發電項目主要建、構筑物工程方案

6.3.3建筑功能布局

6.3.4建筑結構

第七章 總圖運輸與公用輔助工程 第一節 總圖布置

7.1.1總平面布置原則

7.1.2總平面布置

7.1.3豎向布置

7.1.4規劃用地規模與建設指標

第二節 給排水系統 7.2.1給水情況

7.2.2排水情況

第三節 供電系統

第四節 空調采暖

第五節 通風采光系統

第六節 總圖運輸

第八章 資源利用與節能措施

第一節 資源利用分析

8.1.1土地資源利用分析

8.1.2水資源利用分析

8.1.3電能源利用分析

第二節 能耗指標及分析

第三節 節能措施分析

8.3.1土地資源節約措施

8.3.2水資源節約措施

8.3.3電能源節約措施

第九章 生態與環境影響分析

第一節 項目自然環境

9.1.1基本概況

9.1.2氣候特點

9.1.3礦產資源

第二節 社會環境現狀

9.2.1行政劃區及人口構成 9.2.2經濟建設

第三節 項目主要污染物及污染源分析

9.3.1施工期 9.3.2使用期

第四節 擬采取的環境保護標準

9.4.1國家環保法律法規

9.4.2地方環保法律法規

9.4.3技術規范

第五節 環境保護措施

9.5.1施工期污染減緩措施 9.5.2使用期污染減緩措施

9.5.3其它污染控制和環境管理措施

第六節 環境影響結論 第十章 風光互補發電項目勞動安全衛生及消防 第一節 勞動保護與安全衛生

10.1.1安全防護 10.1.2勞動保護 10.1.3安全衛生 第二節 消防

10.2.1建筑防火設計依據

10.2.2總面積布置與建筑消防設計

10.2.3消防給水及滅火設備

10.2.4消防電氣

第三節 地震安全

第十一章 組織機構與人力資源配置

第一節 組織機構

11.1.1組織機構設置因素分析 11.1.2項目組織管理模式

11.1.3組織機構圖

第二節 人員配置

11.2.1人力資源配置因素分析 11.2.2生產班制 11.2.3勞動定員

表11-1勞動定員一覽表

11.2.4職工工資及福利成本分析 表11-2工資及福利估算表 第三節 人員來源與培訓

第十二章 風光互補發電項目招投標方式及內容 第十三章 風光互補發電項目實施進度方案

第一節 風光互補發電項目工程總進度

第二節 風光互補發電項目實施進度表

第十四章 投資估算與資金籌措

第一節 投資估算依據

第二節 風光互補發電項目總投資估算

表14-1風光互補發電項目總投資估算表單位：萬元

第三節 建設投資估算

表14-2建設投資估算表單位：萬元

第四節 基礎建設投資估算

表14-3基建總投資估算表單位：萬元

第五節 設備投資估算

表14-4設備總投資估算單位：萬元

第六節 流動資金估算

表14-5計算期內流動資金估算表單位：萬元

第七節 資金籌措

第八節 資產形成第十五章 財務分析

第一節 基礎數據與參數選取 第二節 營業收入、經營稅金及附加估算

表15-1營業收入、營業稅金及附加估算表單位：萬元 第三節 總成本費用估算

表15-2總成本費用估算表單位：萬元

第四節 利潤、利潤分配及納稅總額預測

表15-3利潤、利潤分配及納稅總額估算表單位：萬元 第五節 現金流量預測

表15-4現金流量表單位:萬元 第六節 贏利能力分析

15.6.1動態盈利能力分析

16.6.2靜態盈利能力分析

第七節 盈虧平衡分析

第八節 財務評價

表15-5財務指標匯總表

第十六章 風光互補發電項目風險分析

第一節 風險影響因素

16.1.1可能面臨的風險因素

16.1.2主要風險因素識別

第二節 風險影響程度及規避措施 16.2.1風險影響程度評價

16.2.2風險規避措施

第十七章 結論與建議

第一節 風光互補發電項目結論

第二節 風光互補發電項目建議

第五篇：風光互補發電系統比賽總結(張志遠)

風光互補發電系統比賽總結

2014年4月25參加了江蘇省高等職業院校技能大賽——‘康尼’杯風光互補發電系統安裝與調試比賽。在這次比賽中我們學校代表隊取得了三等獎的成績，這離不開輔導老師們的心血和汗水，以及我們參賽選手的辛勞和努力。在這里我首先要感謝培養和教育我的各級老師以及領導,是你們給我提供了這個舞臺,沒有你們的培養就沒有我今天的進步。

這次比賽我們不僅代表了個人，還代表了學校，我們為學校爭得了榮譽。這場競賽雖然取得了一定的成績，但同時也暴露出一些問題，針對這些問題，現對本次競賽的情況作如下總結，以便為下一屆參加競賽的學弟學妹們做個參考。

1、心理素質是影響競賽的關鍵因素。比賽不僅比技術，也比心理素質。技術再高的人如果欠缺一定的心理素質，將會直接影響到自身的發揮。比賽時切忌著急，要冷靜不要慌，先做好功能部分，如果有時間再去抓細節，細節有時是成敗的關鍵。在平時的訓練中要把每一次練習當成比賽，這樣才能在平時的訓練中提高自己的心理素質。

2、團隊精神至關重要。在平時的訓練中，大家都會遇到不同的問題，遇到問題時要互相討論，相互指出各自的不足，相互交流，相互考核，團結作戰，共同成長，有了這樣的團結精神，才能在比賽中“厚積薄發”。

3、要有速度、要細心。每個參賽選手的技能水平都不相上下，比賽比的就是操作的速度快不快，在操作的過程中細不細心。競賽中失誤大部分都是不細心所導致的。拿上位機人機界面來說，顯示界面一定要有條理性，看上去要美觀，重要的是建立I/O變量和數據變量的建立與鏈接。在按鈕鏈接變量時一定要找準變量否則會出現一連串的錯誤。在寫界面腳本是語句不能有錯誤，所以在上位機上既要細心又要注意速度。在plc編程上，程序的完整性是很重要的，拿到題目時要仔細讀懂題意，弄清題目所要實現的功能，這就要求在編程時不僅速度要快，而且不能遺漏觸點和指令，一步一步的編，但不能盲目地追求速度，這樣才能保證編程既有速度又有質量。另外，在離開考場前一定要做好善后工作，首先要把桌面清理干凈，再次要把實驗箱和導線收拾好。

4、要學會自學。自學能力是我們要具備的基本素質，遇到難題和不懂的問題一定要自己去查資料，不要因為沒有學過而灰心而失去信心，每個學生在課堂上學的東西總是有限的，很多知識是要靠自己去學習和積累。這次比賽我收獲最大的就是提高了我的自學能力。平時的練習要腳踏實地，既不能圖快，更不能懶散。遇到問題要勤思考勤動手，把問題的原因、現象以及解決方案用紙記錄下來，這樣不至于以后犯同樣的錯誤。我相信只要這樣堅持下去，自己的技能必定會有所進步。

5、本次競賽是一次理論與實踐相結合的競賽，給了我們一個自我提高和學習的好機會，但是在理論題中我們的準備還是不足的，沒有很好的理解和掌握風力發電和光伏發電及逆變原理的理論知識。所以在比賽時我們的理論部分的分數就差了好多。

我們非常感謝為我們指導的老師們，非常感謝學校各級領導對我們的鼓勵與支持，我們在今后的學習中將更加努力，苦練技術，用我們的辛勤勞動來回報學校，回報社會。

總結人：張志遠

2014.5.05