现代社会，人们的生产生活已经离不开电力能源，而随着需求的加大，电力能源供应也成为当前的主要问题之一，伴随着越发严重的能源紧缺和环境污染问题，人类要想持续发展，就需要解决能源和环境危机，由此，各国开始提出使用清洁可再生能源，相关的能源及其技术也都在持续发展，例如光伏、风力等能源发电增速达到20%。作为可再生能源，风力、太阳能等能源可以循环利用，其在发电方面的应用效果比较好，所建立的发电系统可以做到普及和推广，对我国的能源问题解决有一定的推动作用。

1.风光互补发电系统概述

1.1系统介绍

风光互补发电系统通过风能和太阳能这两种资源的互补实现持续发电，是一种性价比较高的新能源发电系统。风能和太阳能这两种能源本身就具有互补性，白天光照时间长，太阳辐射量大，夜晚光照弱；夏天日照长，太阳能资源丰富，但是风力小；冬春季节风力大，光照少。由此可见，风光互补发电系统具有一定的实际应用性，该系统由风力发电、太阳能光伏的电池组、蓄电池组、控制器以及逆变器等部分构成。

1.2系统应用合理性

在资源利用方面，风能和太阳能属于普遍的自然资源，是可再生能源。太阳能是太阳内部发生持续的核聚变反应所产生的能力，风能则是由于地球表面温差，导致空气对流，进而产生风能。这两种能源在时间上有一定互补性，为风光互补发电系统地应用提供了能源便利。

在系统配置方面，风光互补发电系统是由风电、光电两部分系统构成的一种联合供电系统。其中，风电系统通过风力发电机将风能转化为电能，之后利用控制器将蓄电池充满电，并采用逆变器对用电负荷进行供电。光电系统则是通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，之后利用控制器将蓄电池充满电，并采用逆变器对用电负荷进行供电。但是，独立的风能和太阳能发电系统都无法保证持续稳定的电能输出，导致供电和用电负荷不协调，缩短蓄电池寿命。由此本文提出了风光互补发电系统，通过风能和太阳能本身的互补性使电能输出稳定，延长蓄电池使用寿命，降低成本。

2.风光互补发电技术难点及解决办法

2.1蓄电池使用寿命

风光互补系统中，发电量和负载无法保持同步，发电量不足就需要提供电量，此时就需要应用蓄电池。但是，由于风电和光电由于本身资源不确定，导致发电与用电负荷不够平衡，而发电由于受天气影响，若是天气不好，则蓄电池组会处于亏电状态，进而导致蓄电池使用寿命下降。而且，蓄电池的投资成本比较高，更换蓄电池会导致其运行成本增加。对此，需要延长蓄电池使用寿命，且解决办法如下：

（1）连续浮充法。蓄电池组运行方式包括循环充放电、连续浮充和定期浮冲3种。连续浮充法中，电池使用时间最长，是循环充放电的2~3倍，但是若是蓄电池长期处于浮充状态，其内部的电解液游离物质活性就会下降，导致电压不稳，因此，需要通过1~3h的小电流过冲进行平衡，进而消除这种影响。

（2）新型充电控制系统。蓄电池充电过程是非线性的，可以通过智能控制法对充电过冲进行控制，例如模糊、自适应等控制方法。而实行智能充电不仅能够满足过电和放电的保护要求，同时也能够确保及时充电。模糊控制能够降低电流控制误差。

2.2风机限速保护

小型离网式系统要依靠大风限速保护工作，风机输入量超过系统消耗的能力与系统存储能量之和，此时就需要减少风机的风能吸收量，确保其不会超速运行。当前，风机限速保护方案主要就是机械限速保护，但是这种保护装置的可靠性比较低，不仅是由于设计不当，同时其本身也存在弊端。自然界风况复杂，紊流是主要表现，且风速变化也十分频繁，任何机械装置都无法及时响应风况实时变化情况，且长期运行会导致机械磨损，装置之间的配合性下降，进而产生保护滞后、失效等现象，甚至引发风机过载、振动等结果。对此，可以采用磁电限速保护装置，使风轮的风能利用率降低，进而达到减速的效果，使保护动作更为可靠、安全。

2.3系统性能精确性

通常情况下，人们更热衷于研发简单的光伏与其互补发电系统设计方法，但是其将系统性能精确性忽略了。有些研究将重点放在气象特征对系统性能影响、模拟系统性能、寻找期限特征参数和系统配置关系等方面上，但是其模拟的数学模型过于简单，例如线性模型表征组件等。同时，负载一般被假定为固定不变，这就使得其推导的公式应用范围有限。此外，还需要完善确定系统工作状态所应用的表征组件和评估实际获取的风力和太阳能资源数学模型。

2.4小型风力发电机可靠性

大型风力发电机在风速方面要求比较高，一般应用在具有丰富风力资源的地区，而对于风光互补系统而言，其更加适合应用于小型风力发电机。小型风力发电机主要分成水平轴和垂直轴2种发电机，其中，水平轴发电机的风轮是以水平轴为核心转动，需要通过调向设施来确保风轮一直迎风，但是整个设备安装在距离地面较高的地方，维修不便，由于桨叶根部应力作用大，易发生折断事故，对风速要求也比较高；而垂直轴发电机是以垂直轴为核心转动，接受四面八方的风，结构简单，且安装在地面上，维修便利，叶片只需承受拉应力，不易被折断，对风力要求也比较小。

总之，小型风力发电机中，垂直轴发电机具有明显优势，但是市面上大多数为水平轴发电机。对此，可以积极引入垂直轴发电机，并将其与风光互补系统相结合，简化结构，提高系统稳定性，使运行维修更加便利。

3.风光互补发电技术的发展趋势

通过对风能和太阳能这两种发展相对完善的能源进行综合考虑得到，这两种能源的互补配合形成了新型发电模式，对环境和气候的适应性增强，可以在夜间、雨雪等复杂天气状况下持续发电，风能和太阳能可以形成互补，更具有科学性和经济性，实用性也有所增强。风光互补发电系统应用范围更加广泛，其优势特征十分明显，可以在同一供电环境下，降低电池容量，通过两种能源互补使电流输出更加稳定，互补发电可以满足系统供电，减少应用传统发电设备，在经济、社会和环境效益上有着明显的优势。对于新疆、西藏、内蒙古等地区，通过风光互补发电技术可以解决供电问题，提供稳定的电力服务，推动区域经济发展。同时，就当前已经开发的风光互补路灯、景观照明等，为人们提供了生活的便利，而这种技术在通信基站中的应用也推动了区域发展。

风光互补发电可以实行槽式发电，其对比蝶式和塔式发电形式效率更高，装容规模也比较大，商业化规模和技术方面的要求比较低，是当前最成熟和应用最广泛的CSP技术。槽式发电主要由两部分构成，分别为由抛物面槽式反射镜形成的太阳能集热场和蒸汽涡轮发电装置，其可以充分利用太阳能中的热能，将热能汇聚起来，利用吸热管来加温，进而形成合成油，同时通过热交换机与蒸汽驱动涡轮发电机进行二次发电，同时设置出热管来存储热能，在恶劣条件下，若是风光发电无法发挥作用，可以将存储的热能释放出来，作为备用能源发电，这种新型的联合式发电系统具有广阔的发展前景，尽管在我国的发展比较慢，但是其为风光发电系统的完善也奠定了基础。

风光互补发电系统优势的合理利用有利于解决风能和太阳能并网中的难题，同时能够建立新能源电力系统框架和解决方案，为新能源形成规模化利用开发起到了参考作用。该技术比较特殊，在开发应用时需要注意发电功率联合预报，槽式发电技术本身具有储能装置，对此，需要通过储能修正风能和太阳能联合发电功率的预报曲线，保证曲线对称。同时，储能单元中能量有限，预报存在不确定性，需要加大力度研究一体化发电技术。

4.结语

风光互补发电系统本身有其独特的优势，但是该系统的应用效率不高，且建造成本高，技术也不够完善，需要进一步完善。而在资源节约型和环境友好型社会建设目标的基础上，政府和研究人员需要加大力度研究该发电技术，解决其中的技术难题，使风光互补发电系统实现数字化、小型化和绿色化，同时能够解决资源配置与系统之间的问题，使其能够尽快得到大规模的应用，实现家庭化以及市场化，以缓解我国的能源紧缺和环境污染问题。

原标题：「行业动态」风光互补发电的技术难点及发展趋势