“风光互补”发电系统：最适合偏远地区

■原始消息

    新华社11月10日电 ，“500W的功率不仅能够照明、看电视，我还想着要把以前家里无法使用的家用电器都买回来。”牧民阿拉塔花高兴地说。

    在辽阔的内蒙古大草原上，一户牧民家庭通常拥有几千亩草场，方圆十里之内几乎没有别的人家，而用电就是个大难题。

    阿拉塔花一家属于锡林郭勒盟正镶白旗的乌兰察布苏木浩雅尔呼都嘎嘎查。在今年11月之前，他们家只有一个100W的风力发电机。“这些电量只能满足基本照明，根本带不起来洗衣机等功率大的家用电器。如果是风力较小的天气，日常照明都要靠蜡烛，生活起来非常不方便。”阿拉塔花说。

    今年11月初，当地的电力公司为他们家安装了供电功率达500W的新能源“风电互补”供电装置，即300W的风力发电和200W的太阳能发电。

    有了充足的电，阿拉塔花盘算着可以在不远处的公路边上开个饭馆了。“这条公路上每天都有几百辆运煤车辆来往经过，现在有了充足的电，我们可以用冰柜来储存食物了，所以我们准备开一个小型的蒙餐饭馆，既能为过路司机提供服务，也能增加家庭收入。”阿拉塔花乐呵呵地说。

       ■深度解读

    太阳能与风能取之不尽

    在远离电网的地区，独立供电系统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？

    偏远地区一般用电负荷都不大，且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。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。

      风光互补发电系统是什么？

    风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。

    而风光互补发电站就则采用风光互补发电系统，风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，将电力并网送入常规电网中。

    夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。适用于道路照明、农业、牧业、种植、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其它用电不便地区。

    系统成本趋于合理

    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。

    小型风力发电机技术有待突破

    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。

    但最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。而目前，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，产业发展也取得了一定的成就，但从根本上说，可靠性问题一直没有得到解决。

    目前最好的小型风力发电机只保留了三个运动部件，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。