Wind-Solar Photovoltaic Hybrid Generate
Generation System
風(fēng)光互補(bǔ)，是一套發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)，該系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能電池方陣、風(fēng)力發(fā)電機(jī)（將交流電轉(zhuǎn)化為直流電）將發(fā)出的電能存儲(chǔ)到蓄電池組中，當(dāng)用戶需要用電時(shí)，逆變器將蓄電池組中儲(chǔ)存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，通過(guò)輸電線路送到用戶負(fù)載處；對(duì)于富余的電能則送入外電網(wǎng)。由于是風(fēng)力發(fā)電機(jī)和太陽(yáng)電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備共同發(fā)電，可以在資源上彌補(bǔ)風(fēng)電和光電獨(dú)立系統(tǒng)的缺陷：實(shí)現(xiàn)晝夜互補(bǔ)——中午太陽(yáng)能發(fā)電，夜晚風(fēng)能發(fā)電；季節(jié)互補(bǔ)——夏季日照強(qiáng)烈，冬季風(fēng)能強(qiáng)盛；穩(wěn)定性高——利用風(fēng)光的天然互補(bǔ)性，大大提高系統(tǒng)供電穩(wěn)定性。
小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)
小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)一般由一個(gè)或幾個(gè)中小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與若干太陽(yáng)電池組件組成電力來(lái)源，電力送入風(fēng)光互補(bǔ)控制器，在控制器內(nèi)先轉(zhuǎn)換成直流電，根據(jù)控制需要直流電可向蓄電池組充電與逆變成交流電。小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可以是離網(wǎng)的獨(dú)立供電系統(tǒng)，發(fā)出的交流電供用戶自己使用，也可以組成并網(wǎng)系統(tǒng)，把多余的交流電可送向電網(wǎng)。圖1是小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)組成示意圖。
圖1 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)示意圖
圖2是小型（容量為數(shù)千瓦至數(shù)十千瓦）風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主電路示意圖，在控制器有風(fēng)電的直流變換電路；光伏輸入的直流變換電路；產(chǎn)生工頻的逆變電路，以及相關(guān)的檢測(cè)與控制電路。各電路主要功能如下：
為了使系統(tǒng)能滿足常用電器的需要，系統(tǒng)多余電量能送入外電網(wǎng)，系統(tǒng)輸出為380V三相交流電，逆變器具有并網(wǎng)功能。逆變器由三相橋式逆變電路組成，輸出有濾波器，濾波器類型根據(jù)本地負(fù)荷與電網(wǎng)的特性選擇；逆變器輸出供給本地用戶使用，可通過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)連接外電網(wǎng)。逆變器從直流母線輸入，為了使逆變器正常工作，直流母線電壓應(yīng)在650V左右。較小型逆變器因蓄電池電壓較低造成直流母線電壓較低，需在逆變器直流輸入側(cè)增加升壓電路。
一般風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出為交流輸出，1kW以下的微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)有低壓?jiǎn)蜗嘟涣鬏敵龌蛉嘟涣鬏敵觯?kW以上的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)為三相交流輸出。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)多自帶整流器，許多小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)可選配各種控制器。在本例中，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出經(jīng)三相橋式整流后再通過(guò)Boost 變換器（升壓電路）送到直流母線；同樣，太陽(yáng)電池陣列的輸出也通過(guò)Boost 變換器送到直流母線，直流母線向逆變器輸送直流電。若系統(tǒng)經(jīng)常作為獨(dú)立電源使用，還應(yīng)配備蓄電池，蓄電池接在直流母線上。直流母線可同時(shí)并入幾個(gè)小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與太陽(yáng)電池陣列。為簡(jiǎn)化電路圖在圖中未繪出卸載電路。
圖2 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主電路
圖3 是網(wǎng)絡(luò)上的小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)照片，左圖采用的是小型水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，右圖采用的是小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。
圖3 小型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)（照片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
風(fēng)光互補(bǔ)LED路燈系統(tǒng)
微型風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)在公共照明領(lǐng)域得到較廣泛的應(yīng)用，每個(gè)路燈完全利用風(fēng)和太陽(yáng)光能為燈具供電（無(wú)需外接電網(wǎng)），具有風(fēng)能和太陽(yáng)能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點(diǎn)，由風(fēng)、光能協(xié)同發(fā)電，電能儲(chǔ)于蓄電池中，開(kāi)關(guān)智能控制，自動(dòng)感應(yīng)外界光線變化，無(wú)須人工操作，特別適用于高速公路、城市道路、防洪堤、景觀道路與鄉(xiāng)村結(jié)合道路 。
風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，特別是現(xiàn)在采用低電壓的LED路燈，不需高壓電路，系統(tǒng)相對(duì)簡(jiǎn)單，圖4是一個(gè)風(fēng)光互補(bǔ)路燈的主電路圖。
微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏電池組件通過(guò)各自的變換電路輸出相同的直流電壓連接在一起，并通過(guò)防反流二極管向蓄電池充電。LED電流控制電路可輸出穩(wěn)定的電流，并可控制電流大小，同時(shí)也是LHD燈的開(kāi)關(guān)，待天黑時(shí)系統(tǒng)啟動(dòng)LED電流控制輸出電流到LED燈，天亮后關(guān)閉。電路中還有卸載電路，在蓄電池充滿電后，電有富余時(shí)，為保護(hù)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與光伏組件，開(kāi)通卸載電路把富余電量泄放掉。
圖4 風(fēng)光互補(bǔ)路燈主電路圖
圖5是網(wǎng)絡(luò)上的風(fēng)光互補(bǔ)路燈照片，左圖是垂直軸風(fēng)力機(jī)，右圖是水平軸風(fēng)力機(jī)。
圖5 風(fēng)光互補(bǔ)路燈（照片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)
在陽(yáng)光與風(fēng)力充沛的荒漠地帶可建大型并網(wǎng)風(fēng)光互補(bǔ)電站。圖6是一個(gè)數(shù)百千瓦的中型風(fēng)光互補(bǔ)電站組成示意圖。風(fēng)力發(fā)電機(jī)經(jīng)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)控制器將電能并入380V母線；太陽(yáng)電池陣列經(jīng)光伏發(fā)電并網(wǎng)控制器將電能并入380V母線；380V母線電能再經(jīng)過(guò)電力變壓器升壓至35kV送入輸配電網(wǎng)，這里風(fēng)能與太陽(yáng)能是通過(guò)380V母線并在一起的，系統(tǒng)可能有多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與多個(gè)太陽(yáng)電池陣列組成?？紤]特殊情況，系統(tǒng)有蓄電池備份電能。
圖6 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)示意圖
圖7是該系統(tǒng)主電路示意圖，各單元工作原理與前面相同，這里不再介紹了。不同的是各并網(wǎng)控制器都有高頻變壓器進(jìn)行輸入與輸出的隔離，因?yàn)橄到y(tǒng)可能由多個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)與多個(gè)太陽(yáng)電池陣列組成，防止個(gè)別機(jī)組漏電影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行。
圖7 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主電路
圖8與圖9是網(wǎng)絡(luò)上大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的照片。
圖8 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)（照片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
圖9 大型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)（照片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
