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風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景分析

索比光伏網(wǎng)發(fā)布時(shí)間:2020-03-17 11:01:38

  由于獨(dú)立的風(fēng)電和光電在無風(fēng)和陰雨天等氣候條件下無法保證電能的連續(xù)供應(yīng),對(duì)于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū),單獨(dú)使用風(fēng)電或光電需配備相當(dāng)大容量的儲(chǔ)能設(shè)備,因此,采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)后,通過對(duì)太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和蓄電池的有效組合,可以有效解決單一發(fā)電不連續(xù)問題,保證基本穩(wěn)定的供電。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)在我國(guó)主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域。

  1.無電農(nóng)村的生活、生產(chǎn)用電

  中國(guó)現(xiàn)有8億人口生活在農(nóng)村,其中5%左右目前還未能用上電。在中國(guó),無電鄉(xiāng)村往往位于風(fēng)能和太陽(yáng)能蘊(yùn)藏量豐富的地區(qū),因此利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)解決用電問題的潛力很大。采用已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),有利于加速這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,提高其經(jīng)濟(jì)水平。另外,利用風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)開發(fā)儲(chǔ)量豐富的可再生能源,可以為廣大邊遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村人口提供最適宜也最便宜的電力服務(wù),促進(jìn)邊遠(yuǎn)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

  我國(guó)已經(jīng)建成的利用可再生能源獨(dú)立運(yùn)行的集中供電系統(tǒng),只提供照明和生活用電,不能或不運(yùn)行生產(chǎn)性負(fù)載,使得系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性差。要使可再生能源獨(dú)立運(yùn)行的集中供電系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上可持續(xù)運(yùn)行,涉及系統(tǒng)的所有權(quán)、管理機(jī)制、電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)性負(fù)載的管理及政府補(bǔ)貼資金的來源、數(shù)量和分配渠道等。但是這種可持續(xù)發(fā)展模式,對(duì)中國(guó)在內(nèi)的所有發(fā)展中國(guó)家具有深遠(yuǎn)意義。

  2.LED室外照明中的應(yīng)用

  世界上室外照明工程的耗電量占全球發(fā)電量的12%左右,在全球日趨緊張的能源和環(huán)保背景下,風(fēng)光互補(bǔ)LED照明技術(shù)的節(jié)能工作日益引起全世界的關(guān)注。風(fēng)光互補(bǔ)LED照明系統(tǒng)的基本原理是:太陽(yáng)能和風(fēng)能以互補(bǔ)形式通過控制器向蓄電池智能化充電,到晚間根據(jù)光線強(qiáng)弱程度自動(dòng)開啟和關(guān)閉各類LED室外照明燈具。智能化控制器具有無線網(wǎng)絡(luò)通信功能,可以和后臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三遙管理(遙測(cè)、遙信、遙控)。智能化控制器還具有強(qiáng)大的人工智能功能,可對(duì)整個(gè)照明工程實(shí)施先進(jìn)的計(jì)算機(jī)三遙管理(照明燈具的運(yùn)行狀況巡檢及故障和防盜報(bào)警)。LED室外照明工程主要包括:

  (1)車行道路照明工程(快速道、主干道、次干道、支路)。

  (2)城鎮(zhèn)小區(qū)照明工程(小區(qū)路燈、庭院燈、草坪燈、地埋燈、壁燈等)。

  目前已被開發(fā)的新能源新光源室外照明工程有:風(fēng)光互補(bǔ)LED智能化路燈、風(fēng)光互補(bǔ)LED小區(qū)道路照明工程、風(fēng)光互補(bǔ)LED景觀照明工程、風(fēng)光互補(bǔ)LED智能化隧道照明工程。

  3.航標(biāo)上的應(yīng)用

  我國(guó)部分地區(qū)的航標(biāo)已經(jīng)應(yīng)用了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng),特別是燈塔,但是也存在一些問題,最突出的就是在連續(xù)天氣不良狀況下太陽(yáng)能發(fā)電不足,易造成蓄電池過放,燈光熄滅,影響蓄電池的使用性能。

  天氣不良情況下往往伴隨大風(fēng),也就是說,太陽(yáng)能發(fā)電不理想的天氣狀況往往是風(fēng)能最豐富的時(shí)候,針對(duì)這種情況,可以采用以風(fēng)力發(fā)電為主、光伏發(fā)電為輔的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)具有環(huán)保、無污染、免維護(hù)、安裝使用方便等特點(diǎn),符合航標(biāo)能源應(yīng)用要求。在太陽(yáng)能配置滿足春夏季能源供應(yīng)的情況下,不啟動(dòng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng);在冬春季或連續(xù)陰雨天氣、太陽(yáng)能發(fā)電不良情況下,啟動(dòng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。

  4.高速公路監(jiān)控設(shè)備電源

  目前,高速公路道路攝像機(jī)通常是24h不間斷運(yùn)行,采用傳統(tǒng)的市電電源系統(tǒng),雖然功率不大,但是因?yàn)閿?shù)量多,也會(huì)消耗不少電能,采用傳統(tǒng)電源系統(tǒng)不利于節(jié)能;并且由于攝像機(jī)電源的線纜經(jīng)常被盜,損失大,造成使用維護(hù)費(fèi)用大大增加,加大了高速公路經(jīng)營(yíng)單位的運(yùn)營(yíng)成本。

  由于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)點(diǎn)多線長(zhǎng),采用傳統(tǒng)的公用電網(wǎng)供電,不僅施工困難,而且配套成本高昂。目前,太陽(yáng)能光伏發(fā)電成本較高,風(fēng)能的成本相對(duì)較低,二者之間的互補(bǔ)對(duì)于像高速公路監(jiān)控系統(tǒng)這種點(diǎn)多線長(zhǎng)的用電場(chǎng)合和離電網(wǎng)較遠(yuǎn)的缺電場(chǎng)所,具有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

  應(yīng)用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)為道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)提供電源,不僅節(jié)能,并且不需要鋪設(shè)線纜,減少了被盜可能。但是我國(guó)有的地區(qū)會(huì)出現(xiàn)惡劣的天氣情況,如連續(xù)陰雨天氣,日照少,風(fēng)力達(dá)不到風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)力,會(huì)出現(xiàn)不能連續(xù)供電現(xiàn)象,這時(shí)可以利用原有的市電線路,在太陽(yáng)能和風(fēng)能不足時(shí)自動(dòng)對(duì)蓄電池充電,確保系統(tǒng)正常工作。因每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)為一個(gè)獨(dú)立的供電系統(tǒng),即使某一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生供電故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)中其他監(jiān)控點(diǎn)的正常工作。

  5.通信基站中的應(yīng)用

  目前國(guó)內(nèi)許多海島、山區(qū)等地遠(yuǎn)離電網(wǎng),但由于當(dāng)?shù)芈糜?、漁業(yè)、航海等行業(yè)有通信需求,需要建立通信基站。這些基站用電負(fù)荷都不大,若采用市電供電,架桿鋪線代價(jià)很大;若采用柴油機(jī)供電,存在柴油儲(chǔ)運(yùn)成本高,系統(tǒng)維護(hù)困難、可靠性不高的問題。

  要解決長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地供電問題,只能依賴當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源。而太陽(yáng)能和風(fēng)能作為取之不盡的可再生資源,在海島相當(dāng)豐富,此外,太陽(yáng)能和風(fēng)能在時(shí)間上和地域上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性,風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是可靠性、經(jīng)濟(jì)性較好的獨(dú)立電源系統(tǒng),適用于通信基站供電。由于基站有基站維護(hù)人員,系統(tǒng)可配置柴油發(fā)電機(jī),以備太陽(yáng)能與風(fēng)能發(fā)電不足時(shí)使用。這樣可以減少系統(tǒng)中太陽(yáng)能電池方陣與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量,從而降低系統(tǒng)成本,同時(shí)增加系統(tǒng)的可靠性。

  6.抽水蓄能電站中的應(yīng)用

  風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站是利用風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電,不經(jīng)蓄電池而直接帶動(dòng)抽水機(jī)實(shí)現(xiàn)抽水蓄能,然后利用儲(chǔ)存的水能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。這種能源開發(fā)方式將傳統(tǒng)的水能與風(fēng)能、太陽(yáng)能相結(jié)合,利用三種能源在時(shí)空分布上的差異實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)開發(fā),適用于電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠(yuǎn)地區(qū),并有利于能源開發(fā)中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)。風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站的開發(fā)至少滿足以下兩個(gè)條件:

  (1)三種能源在能量轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)保持能量守恒。

  (2)抽水系統(tǒng)所構(gòu)成的自循環(huán)系統(tǒng)的水量保持平衡。

  雖然與水電站相比成本電價(jià)略高,但是可以解決有些地區(qū)小水電站冬季不能發(fā)電的問題,所以采用風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站的多能互補(bǔ)開發(fā)方式具有獨(dú)特的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì),可作為某些滿足條件地區(qū)的能源利用方案。

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