风能和太阳能的特点及风光互补发电系统的设计

　风能、太阳能特点

　　在当前可利用的几种可再生能源中，风能和太阳能是目前利用比较广泛的两种。同其它能源相比，风能和太阳能有着其自身的优点：

　　一、取之不尽、用之不竭

　　太阳内部由于氢核的聚变热核反应，从而释放出巨大的光和热，这是太阳能的根本来源。在氢核聚变产能区中，氢核稳定燃烧的时间可在60亿年以上。也就是说，太阳至少还可以像现在这样有60亿年可以无限度被利用，从这个意义来讲，太阳能对我们是“取之不尽、用之不竭”的。在太阳辐射出的能量中，仅有二十万分之一被地球获得，但即使是这些能量也是十分可观的。据有关人员统计估算，地球一年当中从太阳所获得的能量相当于燃烧200万亿吨煤所发出的巨大热量；地球表面每秒钟获得的能量为350W／m2，换算成电力相当于1．58×10度。

　　二、就地可取、无需运输

　　煤炭和石油这类矿物能源地理分布不均，加之工业布局的不平衡，从而造成了煤炭和石油运输的不均衡。这些都给交通运输带来了压力。即使通过电力调度，对高山、古道、草原和高原这类电网不易到达的地区也有很大的局限性。风能和太阳能的分布虽然也有一定的局限性，但相对于矿物能、水能和地热能等能源而言可视为分布较广的一种能源。各个地区都可根据当地的风力、日照状况采取合理的利用方式。

　风光互补发电系统

　　风光互补发电系统的典型结构如图2—1所示。整个系统由能量产生环节、能量存储环节、能量消耗环节三部分组成。能量的产生环节又分为风力发电和光伏发电部分，分别将风力、日照资源转化为高品位的电力能源；能量的存储环节由蓄电池来承担，如前文所述，引入蓄电池的主要作用就是为了尽量消除由于天气等原因引起能量供应和需求的不平衡，在整个系统中起到能量调节和平衡负载的作用；能量消耗环节就是各种用电负载，可分为直流负载和交流负载两类，交流负载连入电路时需要逆变器。另外，为了增强系统供电的不间断性，可以考虑引入后备柴油机，后备柴油机的选配很大程度上还是根据当地的风力、日照资源条件确定的。一般情况下，适当地增大风力机、光伏阵列或蓄电池的容量完全可以免去柴油机，这些都是系统优化设计时考虑的问题，在此不作过多的讨论。本文论述的风光互补发电系统不包含柴油机。