GZ-047-“风光互补发电系统安装与调试”赛项规程(高职组)
2016年全国职业院校技能大赛高职组
“风光互补发电系统安装与调试”赛项规程
一、赛项名称
赛项编号：GZ-047
赛项名称：风光互补发电系统安装与调试
英语翻译：Installation and Commissioning of Hybrid Wind/PV Power Generating System
赛项组别：高职组
赛项归属产业：制造
二、竞赛目的
通过竞赛，检验和展示高职院校能源产业、加工制造、信息技术等相关专业教学改革成果以及学生的通用技术与职业能力，引领和促进高职院校与本赛项相关专业的教学改革，激发和调动行业企业关注和参与教学改革的主动性和积极性，推动提升高职院校的人才培养水平。
三、竞赛内容
本竞赛由技能、综合素质二部分内容组成，其中技能部分占权重95%，职业素养部分占权重5%。竞赛时间为4小时。具体见表1。
表1 竞赛内容、时间与权重表
（一）技能竞赛内容
技能竞赛4小时,在KNT-WP01风光互补发电实训系统平台上进行。
竞赛内容涉及光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、测试、编程、调试、故障排除、分析等实训考核以及职业素养考核。根据任务书,完成以下操作内容:
（1）光伏电池组件、投射灯、光线传感器的安装。光伏电池伏安特性的测试。
（2）光伏供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。
（3）光伏电池组件对光跟踪的程序编制和测试。
（4）蓄电池组充放电工作参数的测试、保护电路测试。
（5）光伏供电系统相关电路的绘制与分析。
（6）风力供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。
（7）风力发电机的输出特性测试。
（8）逆变器工作参数测试。
（9）逆变系统相关电路的绘制与分析。
（10）逆变负载的组建。
（11）监控系统组态界面的设计与操作。
（12）通信系统的相关参数设置与测试。
（13）系统的故障排除。
（14）通过编程体现风光互补发电运行策略。
1.光伏供电装置（16%）
（1）参赛选手根据任务书中的工程设计施工方案要求，将大赛提供的光伏电池组件、投射灯、光线传感器、二维运动机构、减速箱、摆杆支架等器件与设备组装成光伏供电装置。
（2）在不同的光照环境下，光伏电池组件串联、并联、串并联，检测开路电压和短路电流，分析光伏电池组件工作特性。
（3）分析光线传感器的工作原理。
2.光伏供电系统（31%）
（1）参赛选手根据任务书中的工程设计施工方案要求，将大赛提供的光伏供电控制单元、DSP核心单元、信号处理单元、接口单元、可编程序控制器、触摸屏、直流电压表、直流电流表、蓄电池组、负载、按钮、继电器、断路器等器件与组件安装在“光伏供电系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。
（2）根据工程设计施工要求，完成光伏供电系统的布线和接线。
（3）根据可编程序控制器输入输出端口的定义，编制光伏电池组件跟踪光源的程序。
（4）通过触摸屏设置蓄电池充放电参数，实现光伏电池组件对蓄电池组的充放电过程。利用示波器检测蓄电池充放电过程以及保护过程的波形并进行分析。
（5）通过对触摸屏的组态设计，实现触摸屏的现场控制功能。
（6）改变光伏电池组件的负载大小和投射灯的光照度，检测光伏电池
组件的输出电压和电流，绘制光伏电池组件的伏安特性曲线和输出功率曲线。分析光伏电池组件的非线性输出特性和MPPT特性。
（7）完成光伏供电系统与后台监控系统的通信，实现监控系统遥测和遥控光伏供电系统的运行状态。
（8）绘制光伏供电系统相关电路图并分析。
（9）光伏发电过程中的故障排除。
3.风力供电系统(25%)
（1）模拟风场的控制与调试。
（2）被动偏航的控制与调试。
（3）完成风力供电系统与监控系统的通信。
（4）风力发电过程中的故障排除。
（5）通过对触摸屏的组态设计，实现触摸屏的现场控制功能。
4.逆变与负载系统(9%)
（1）参赛选手根据任务书中的工程设计施工方案要求，将大赛提供的DSP核心单元、DC-DC升压单元、全桥逆变单元、交流电压表、交流电流表、触摸屏、变频器、交流电动机、LED显示模块等器件与组件安装在“逆变与负载系统”网孔架内（接线排和走线槽已经安装好）。
（2）完成逆变与负载系统的布线和接线。
（3）后台监控系统中设置SPWM、H桥死区、输出电压、频率等参数，利用示波器测量逆变器输出电压、死区时间、频率等参数并分析。
（4）根据三种负载的用电情况，实现风光互补发电功能。
（5）完成逆变与负载系统与后台监控系统的通信，实现监控系统遥测
逆变系统的运行状态。
（6）绘制逆变与负载系统相关电路图。
（7）分析逆变与负载系统的有关理论问题。
5.监控系统(14%)
（1）利用组态软件在将监控系统中完成光伏供电系统、风力供电系统、逆变与负载系统界面的设计，分别显示光伏供电系统、风力供电系统、逆变与负载系统的运行状态。
（2）设计光伏发电采集报表，记录光伏组件和风力发电机输出电压、电流；逆变与负载系统的逆变输入电压、输入电流、逆变输出电压、电流、频率等数据。利用记录的光伏组件输出电压和电流数值，输出光伏组件的输出特性曲线。
6.职业素养考核(5%)
（1）现场操作安全保护：应符合安全操作规程。
（2）操作岗位：工具摆放、工位整洁、包装物品与导线线头等的处理符合职业岗位标准，节约电气耗材。
（3）团队合作精神：应有合理地分工，团队配合紧密。
（4）参赛纪律：参赛选手遵守赛场纪律，尊重赛场工作人员，爱惜赛场的设备和器材。
四、竞赛方式
1．本赛项为团体竞赛，每支参赛队由3名竞赛选手组成，性别不限，同一个参赛队的选手必须为同一所学校，不允许跨校组队。
2．竞赛采用技能操作方式进行，技能竞赛在KNT-WP01型风光互补发
电实训系统平台上进行，由3名选手合作完成技能竞赛任务书给定的任务。
3．本次竞赛不邀请国际团队参赛,欢迎国际团队观摩。
五、竞赛流程
竞赛流程包括竞赛日程和内容，请见表2。
表2 竞赛日程与内容
六、竞赛试题
1.本赛项建立不少于组成10套赛卷容量的题库，竞赛前一个月在全国职业技能大赛官网上公布题库及样卷。
2.正式比赛用卷由专家组在公布的题范围内采用科学、公平的方式选择赛题组成二套以上赛卷，赛卷的内容、成绩比例、风格等与样卷保持一致，赛卷对外保密。正式比赛时，采用抽签的方式选取一套赛卷作为比赛用卷，其他赛卷备用。
3．赛卷组卷专家及相关人员，与赛项执委签署保密协议，在赛项监督人员的监护下开展工作，赛项监督人员不参与涉及到竞赛内容的具体事务。
七、竞赛规则
竞赛规则以2016年全国职业院校技能大赛制度为准，如赛项规程与2016年大赛制度有冲突的，按2016年大赛制度的规定执行。
1.参赛选手报名
（1）以省、自治区、直辖市（以下简称省）为单位组织报名通过全国职业院校技能大赛网络报名系统统一进行。
（2）根据预报名的名额确定正式参赛的名额。
（3）每支参赛队由3名同校学生组成，须为2016年在籍高职学生、本科院校中高职类全日制在籍学生、五年制高职四、五年级在籍学生，性别不限，其中队长1名，高职组参赛选手年龄须不超过25周岁（即1991
年5月1日及以后出生）。每队可配备2名指导教师。
2.熟悉场地
（1）参赛选手应在竞赛日程规定的时间内熟悉竞赛场地，选手可进入竞赛场地及工位体验。
（2）参赛队熟悉技能竞赛场地后，认为所提供的设备、工具等不符合竞赛规定或有异议时，必须在2小时内由领队提出书面报告送交竞赛仲裁组提请组委会安排整改，超过时效将不予受理。
3.检录与加密解密
（1）检录：正式竞赛前，参赛队按领队抽签顺序分批次参加检录，选手必须携带身份证、学生证、参赛证（简称三证）。三证不全者原则上不能通过检录，特殊情况须经所在省教育厅、公安机关出具有效证明。
（2）加密：通过检录的选手取得一次加密号牌，加密号由选手亲自抽取，一次加密裁判统计制表签字交保密室封存；然后选手用一次加密号换取二次加密号牌，同样由选手亲自抽取，由二次加密裁判统计制表交保密室封存。二次加密号即工位号。
（3）解密：根据工位号评判成绩后，经过一次解密、二次解密，确定参赛队对应的成绩。
4.正式比赛
（1）参赛选手在比赛开始15分钟后不得入场，比赛结束前30分钟内允许提前离场。
（2）选手凭二次加密号牌即工位号进入竞赛场地。进入赛位后，选手应按赛场提供的设备及工具耗材确认书进行赛事设备及工具耗材确认，确认方法为填写比赛时间、工位号和按手印。
（3）现场裁判在收到选手确认的设备及工具耗材确认书后发放竞赛任
务书，参赛选手根据任务书要求，自行分工，合理计划安排，并按要求提交竞赛结果。
（4）各参赛队统一听从裁判长发布竞赛开始指令后正式开始竞赛，合理利用现场提供的所有条件完成竞赛任务。
（5）竞赛时间为4小时，以现场各工位能观看到的时钟为准。赛场统一提供饮水和小食品，选手休息、饮食等时间都算在竞赛时间内。
（6）竞赛过程中，参赛选手要遵守操作规程，确保人身及设备安全，并接受裁判员的监督和警示。在竞赛过程中，因部件或器件故障，参赛选手可以提出更换要求，经裁判组检测为非参赛选手损坏，可以更换故障部件或器件，并且给予适当补时；经裁判组检测为参赛选手原因造成部件或器件故障，裁判组酌情扣分或裁决中止该队比赛。
（7）竞赛期间，不安排指导教师进入赛场指导参赛选手。
（8）在比赛结束前15分钟，裁判长提醒比赛即将结束，参赛选手应做好结束准备。参赛队结束比赛后不得再进行任何操作。参赛队需按照竞赛要求提交竞赛结果，裁判员与参赛选手一起签写工位号并按手印确认。参赛选手不得将比赛任务书、图纸、草稿纸和工具等与比赛有关的物品带离赛场。比赛任务书、图纸、草稿纸和工具等与比赛有关的物品不允许出现参赛选手学校、姓名等能够直接体现选手比赛信息的文件和图片，一旦出现按作弊处理，裁判长有权取消选手比赛成绩。
（9）比赛时间结束，参赛选手离场前，须断开逆变与负载单元电源，以保证蓄电池电量充足。
（10）除比赛任务书、答题纸、设备确认文件及草稿纸外，赛场不提供任何与赛事设备有关的文件资料。
5.成绩评定
（1）竞赛采用职业素养过程记录评分和客观性结果现场评分相结合方式。职业素养过程记录评分针对参赛队综合职业素养进行评判，由现场裁判完成，占总分5%。客观性结果现场评分是根据任务书的评分标准和参赛队完成任务的结果现场评判，由评分裁判完成，占总分95%。评分方法为选手按任务过程操作演示任务功能，裁判当面评分。评分完成后选手应在相应评分表处签写比赛时间和工位号，并按手印确认。评分过程现场录制，保留影音文件。
（2）成绩评定后，由加密裁判按二次加密号统计成绩，签字封存，由裁判长和监督组长共同签字后，由专人送保密室封存。
6.成绩公布
在竞赛监督组、大赛办工作人员监督下，将比赛成绩进行二次解密，获得各参赛队对应的成绩。召开竞赛组委会会议，由裁判长汇报比赛情况和结果，会议对竞赛成绩审核。在闭赛式时公布成绩。
7.竞赛纪律
（1）所有专家和裁判将签订保密协议,严守保密纪律，不得私自透露赛题非公开部分的内容。
（2）任何人不得以任何方式暗示、指导、帮助、影响参赛选手。对造成后果的，视情节轻重酌情扣除参赛选手成绩。
（3）竞赛过程中，除参加当场次竞赛的选手、执行裁判员、现场工作人员和经批准的人员外，其他人员一律不得进入竞赛现场，参赛人员竞赛完毕应及时退出竞赛现场到制定区域集中休息。对不听劝阻、无理取闹者追究责任，并通报批评。
（4）裁判员、仲裁组成员、其他工作人员违反工作守则，经大赛组委会核实后视情节轻重予以警告处分或取消其任职资格。
（5）对违反竞赛各种纪律的参赛选手及所在代表队和单位，视情节轻重、后果影响、予以取消竞赛评奖资格或通报批评。
八、竞赛环境
（1）场地应通风良好，具有完好的防暑降温设施（空调或风扇）。净高不少于4米，采光照明良好。
（2）赛场布置约25个竞赛工位，每个竞赛工位使用场地不小于25m2，提供三相五线制电源，每个工位配备AC220V50Hz交流电源插座2个，供电负荷不小于2kw，具有电源保护装置和安全保护措施。
（3）赛场内设置有洁净的男女卫生间。
（4）竞赛场地划分为检录区、候考区、现场服务与技术支持区、休息区、医疗区、观摩通道。
（5）每个竞赛工位标明编号，工位内粘贴安全操作须知。
（6）每个竞赛工位配备摄像装置，用于适时直播和比赛过程与评分过程录制。
（7）每个竞赛工位配有工作台，卫生工具、垃圾筒。
（8）每个工位配备编程用电脑一台，并安装规定软件。
（9）场地内部消防设施齐全，应有不少于2处的人员疏散大门。疏散通道畅通，防火疏散标识清晰、齐全；场地旁边应有能进入医疗、消防等急救车辆通道。
（10）赛场设有保安、公安、消防、医疗、设备维修和电力抢险等人员，以防突发事件。
（11）执委会安排交通车接送各代表队从驻地至赛场往返的参赛活动。
九、技术规范
（一）相关标准
参赛代表队在实施竞赛项目中要求遵循如下国际相关标准，国家相关标准和行业相关标准：
1. 地面用晶体硅光伏组件-设计鉴定与定型IEC61215 Crystalline silicon terrestrial photovoltaic（PV）modules-Design qualification and type approval
2. 光伏（PV）组件安全鉴定-第1部分：结构要求IEC61730 photovoltaic（PV）module safety qualification-Part1:Requirements for construction
3. 光伏发电系统过电压保护IEC61173 Overvoltage protection for photovoltaic（PV） Power generating systems-Guide
4. 独立光伏系统的特性参数IEC61194 Characteristic parameters of stand-alone photovoltaic（PV）systems
5. 机械载荷测试IEC 61400-13 Measurement of Mechanical Loads
6. 风力发电机功率特性试验IEC 61400-12 Wind Turbine Power Performance Measurement Techniques
7. 小型风力发电机的安全IEC 61400-2 Safety Requirements for Small Wind Turbine Generators
8. 风能转换系统性能的测试方法ASTM E 1240-88 Standard Test Method for Performance Testing of Wind Energy Conversion System
9. 风力机性能试验规程ASME/ANSI PTC 42-1988 Wind Turbine Performance Test Codes
10. 小型风能转换系统与公用电网互联的推荐规范ANSI/IEEE 1021-1988 Recommended Practice for Utility Interconnection of Small Wind Energy Conversion System
11. 风能转换系统性能的测试方法ASTM E 1240-88 Standard Test Method for Performance Testing of Wind Energy Conversion System
12. 电磁兼容性(EMC).第4-3部分IEC61000-4-3 Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4-3
13. 质量管理体系ISO9000:2008
14.中国强制性产品认证(3C)
15. 工业控制用软件评定准则GB/T13423-1992
16. 系列国家低压电器标准GB 14081
17. 微型计算机通用规范GB/T9813-2000
18. 信息技术设备包括电气设备的安全GB4943.95
19. 太阳光伏能源系统术语GB/T 2297-1989
20. 发电系统-概述与导则GB/T 18497-2001 地面用光伏（PV）
21. 晶体硅光伏方阵I-V特性的现场测量GB/T 18210-2000
22. 太阳能光伏系统用控制器和逆变器GB/T19064-2003
23. 光伏能源系统用铅酸蓄电池CGC/GF004:2007
24. 风力发电机组装配与安装规范GB/T 19568-2004
25. 风力发电机组-控制器技术条件GB/T 19069-2003
26. 风力发电机组-控制器试验方法GB/T 19070-2003
27. 风力发电机组-偏航系统技术条件JB/T 10425.1-2004
28. 风力发电机组-偏航系统试验方法JB/T 10425.2-2004
29. 风力发电机组-制动系统技术条件JB/T 10426.1-2004
30. 风力发电机组-制动系统试验方法JB/T 10426.2-2004
31. 风力发电机组功率特性试验GB/T 18451.2-2003
32. 风力发电机组电能质量测量和评估方法GB/T 20320-2006
33. 风光互补发电系统GB/T19115.1-2003
（二）相关知识、技能、标准
（1）光伏电池材料、光伏电池制造技术与工艺和材料分析测试技术等基本知识。
（2）光伏电池生产操作、设备运行和维护、光伏电池产品分析检测、质量控制等工作的基本技术。
（3）光伏材料有关的方针、政策和法规。
（4）光伏发电系统故障诊断的基本方法，分析和判断故障类型、部位以及排除简单故障的能力。
（5）风力发电机制造技术与工艺、材料分析测试技术等基本知识。
（6）风力发电机生产操作、设备运行和维护、质量控制等工作的基本技术。
（三）职业道德
1.敬业爱岗，忠于职守，严于律已。
2.刻苦学习，钻研业务，善于观察，勤于思考。
3.认真负责，吃苦耐劳。
4.遵守操作规程，安全、文明生产。
5.着装规范整洁，爱护设备，保持工作环境清洁有序。
十、技术平台
1．使用设备与技术平台
竞赛使用设备：KNT-WP01型风光互补发电实训系统，请见图1所示，
由南京康尼科技实业有限公司提供，技术平台与2013年该赛项一致。技术平台请见表3。
图1 KNT-WP01型风光互补发电实训系统
表3 竞赛设备技术平台
2．工具、耗材清单
工具、耗材清单请见表4。
表4 工具、耗材清单
十一、成绩评定
1．评分标准
竞赛题目和评分标准由专家组根据竞赛规程共同设计，竞赛题目以实际项目为基础，注重知识和能力并重，重点考核安装、操作和调试，体现风光互补发电系统的先进技术和应用，呈现新能源领域的人才培养和需求
的特点。评分标准和评分方式请见表5。
表5 评分标准和评分方式
2．裁判人数
裁判长1人，加密、解密裁判员2人，现场职业素养评分裁判员8人，现场客观性结果评分裁判员12人。
3．裁判评分方法
（1）根据赛项任务书要求、评分表和评分细则，客观结果评分，采用现场职业素养评判与现场客观性结果评判相结合方式，见表5。
（2）现场职业素养评判：技能竞赛时，每6-8个工位设2名裁判。根据现场操作职业素养对参赛队职业素养进行过程评判，评判时由专人对扣分部位及扣分数进行记录，同时由专人对记录人员记录正确与否进行监督。评分过程面对选手，并由选手签写工位号和按手印确认。
（3）客观性结果现场评判：统一由赛项裁判组对所有工位进行评判。裁判组分模块按任务完成情况评分，每个任务模块由2名评分裁判对所有工位进行评分。评判时由专人对扣分部位及扣分数进行记录，同时由专人对记录人员记录正确与否进行监督。评分过程面对选手，并由签写工位号
和按手印确认。评判结束后，按工位完成模块得分汇总，在监督组监督下由裁判长审核签字后封装。评分过程全程录制影音文件。
4．特殊情况处理
（1）出现电路短路故障扣10分。
（2）在完成工作任务的过程中，因操作不当导致人身或设备安全事故，扣10-20分，情况严重者取消竞赛资格。
（3）损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等不符合职业规范的行为，视情节扣5-10分。
（4）在竞赛过程中，参赛选手有不服从裁判及监考、扰乱赛场秩序等行为情节严重的、有作弊行为的、裁判长宣布竞赛时间到，选手仍强行操作的，取消参赛队奖项评比资格。
5．成绩产生方法
在监督组监督下，由裁判长指定解密裁判启封检录抽签一次加密档案、二次加密档案，找出各参赛队与工位对应关系，将竞赛结果分别由工位号转换为参赛队，得出参赛队总分，然后进行分值排序，打印封装。
竞赛成绩相同时，完成工作任务所用时间少的名次在前；竞赛成绩和完成工作任务用时均相同时，职业素养项成绩高的名次在前。竞赛成绩、完成工作任务用时和职业素养项均相同时，名次并列。
6．成绩复核
为保障成绩评判的准确性，监督组将对赛项总成绩排名前30%的所有参赛队伍（选手）的成绩进行复核；对其余成绩进行抽检复核，抽检覆盖率不得低于15%。如发现成绩错误以书面方式及时告知裁判长，由裁判长更正
风光互补发电系统技术方案
风光互补发电系统 技术方案
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是当前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 太阳能是地球上一切能源的来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）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。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，能够保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统能够共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，因此风光互补发电系统的整体造价能够降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，能够减少储能的蓄电池组
风光互补发电系统方案
风光互补发电系统 方案
光伏发电系统在别墅中的应用方案 1.项目概况 1.1项目背景及意义 本项目拟先设计一个独立系统，安装在别墅屋顶上，用于演示光伏发电系统在别墅中应用的情况，为日后大面积推广提供参考。 1.2光伏发电系统的要求 本项目设计一个5kWp的小型系统，平均每天发电25kWh,可供一个1kW的负载工作25小时。能够满足别墅正常见电的需要（一般家庭每天用电量在10kWh左右）。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 长春北纬43 °05’～45 °15’；东经124 °18’～127 °02’。长春市年平均气温 4.8°C，最高温度39.5°C，最低温度-39.8°C,日照时间2,688小时。夏季，东南风盛行，也有渤海补充的湿气过境。年平均降水量522至615毫米，夏季降水量占全年降水量的60%以上；最热月（7月）平均气温23℃。秋季，可形成持续数日的晴朗而温暖的天气，温差较大，风速也较春季小。 2.2太阳能光伏发电系统原理 太阳能光伏发电是一种新型的发电方式, 基本原理是光生伏特
效应原理, 也就是当太阳光照射在某些特殊材料上, 会引起材料中电子的移动, 形成电势差, 从而由太阳光能直接转换为电能。这其中的特殊材料也就是光伏发电的的最基本元件被称为太阳电池半导体, 即太阳能电池(片), 它包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。光伏发电系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、控制器等几大部分组成, 由这些电子元器件构成的系统, 安装维护简便, 运行稳定可靠。白天太阳能电池组件将太阳辐射出的光线转变为电能, 储存在蓄电池里, 在夜间或需要时, 从蓄电池里将电能释放出来, 用于照明和其它用途。太阳能电池组件是发电设备, 蓄电池是储能设备, 控制器、逆变器是充放电控制保护和直交流变换设备。 2.3太阳能光伏发电主要部件 (1) 太阳能电池板： 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 (2) 太阳能控制器： 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其它附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
风光互补发电系统
风光互补发电系统 第一章绪论 1.1 能源与环境问题 能源是是国民经济发展与社会文明进步的基石，能源可持续发展是人类社会可持续发展的重要保障之一。从原始社会开始，化石能源逐步成为人类所用能源的主要来源，这种状况一直延续至科技发达的现代社会。随着人类对能源需求的日益增加，化石能源的储量正日趋枯竭。此外，大量使用化石燃料己经为人类生存环境带来了严重的后果，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，己经造成极为严重的大气污染、温室效应、酸雨等环境影响。开发利用可再生新能源以实现能源可持续发展是人类应对能源问题的有力方法之一。 1.2 新能源发展现状 当前，世界各国普遍重视能源技术创新，技术研发与制度创新越来越受到推崇。美提出培育世界领先水平的科技人员，建设世界一流的能源科技基础设施，整合基础研究和应用研究，加快研究电力储备、智能电网、超导输电、二氧化碳捕获、先进电池、纤维素乙醇、氢燃料以及清洁煤、核能、太阳能和风能等先进发电技术。日本也提出了引导未来能源技术的战略，从2050年、2100年超长期视点出发，展望未来能源技术，制定2030年科技战略。我国也看到新能源发展的紧迫性，加快建立法律法规，积极扶持新能源发展，新能源在我国的发展速度很快。 在新能源体系中，可再生能源是自然界中可以不断再生、永续利用的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用，主要包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。 1.3 互补发电的概念 很多可再生新能源因其资源丰富、分布广泛，而且在清洁环保方面具有常规能源所无 法比拟的优势，因而获得了快速的发展。尤其是小规模的新能源发电技术，可以很方便地就地向附近用户供电，非常近合在无电、少电地区推广普及。不过由于风能、太阳能等可再生新能源本身所具有的变化特性，所以独立运行的单一新能源发电方式很难维持整个供电系统的频率和电压稳定。 考虑到新能源发电技术的多样性，以及它们的变化规律并不相同，在大电网难以到达的边远地区或隐蔽山区，一般可以采用多种电源联合运行，让各种发电方式在个系统内互为补充，通过它们的协调配合来提供稳定可靠的、电能质量合格的电力，在明显提高可生能源可靠性的同时，还能提高能源的综合利用率。这种多种电源联合运行的方式，就称为互补发电。
离网型风光储互补发电系统优化设计方法研究
第27卷第6期2010年12月 现 代 电 力 M odern Electric Pow er V o l 27 N o 6 Dec 2010文章编号:1007 2322(2010)06 0051 07 文献标识码:A 离网型风光储互补发电系统优化设计方法研究 李 品,刘永前,郭伟钊 (华北电力大学能源动力与机械工程学院,北京102206) Study on Optimal Design Method for Stand alone Wind/Solar/Battery Hybrid Power System Li Pin,Liu Yongqian,Guo Weizhao (Schoo l o f Ener gy ,Po wer and M echanical Eng ineering ,N or th China Electr ic Po wer U niversity,Beijing 102206,China) 摘 要:以解决风光储互补发电系统的合理配置问题,实现系统能独立为风光资源丰富的边远地区和海岛提供清洁、可靠及廉价的电力能源为目的,提出了一种基于全年负载缺电率(LPSP)和全寿命周期成本(LCC)为优化目标的风光储互补发电系统优化设计方法。为精确计算系统的运行状态,建立了基于小时时间尺度的风力机组发电量计算模型、光伏电板发电量计算模型和蓄电池组的表征组件特性的数学模型;为发挥风光互补系统发电量互补的优势,建立了风光储互补发电系统中光伏方阵倾角优化模型;以LPSP 和LCC 作为系统的优化指标,建立了LPSP 和LCC 计算模型;运用迭代算法计算各种可能出现配置下的LPSP 和LCC;通过LP SP 可靠性筛选和LCC 经济性优化,最终得到LCC 最小并能满足LPSP 要求的系统配置。该优化方法按照小时的尺度进行优化计算,优化结果精度高;LCC 经济性评价指标全面和客观;倾角优化发挥出系统发电量互补的优势。基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)(2007A A 05Z428) 关键词:风光储互补发电;优化设计;迭代算法;全年负载缺电率;全寿命周期成本 Abstract:In order to solve the assignment problem of the wind/PV/battery hybrid pow er system,and to achieve the aim of independently providing clean,reliable and economic pow er f or the area w hich is abundant in wind and solar re sources,the paper presents an optimal design method of hy brid system based on the w hole year s Loss of Pow er Supply Probability (LPSP)and the w hole Lif e Cycle Cost (LCC ).For the purpose of precise calculation of the system opera t ion condition,a m athematic model of calculating method has been built for electric energy production of w ind tur bine,PV arrays and storage battery s behavior regime on the time interval of hour.By taking advantage of hybrid sys t em,the optimal model to calculate the angle of PV arrays is also built.In addition,the model to calculate LPSP and LCC,w hich are taken as optimal index,is set up,and LPSP and LCC in all kinds of possible conf igurations are calculated based on iterative algorithm.The system configuration,which has minimum LCC and its reliability m eet the require m ent of LPSP,is obtained through reliability filtering of LPSP and economic optimization of LCC.This optimized design is calculated base on one-hour timescale,and result show s its high precision.LCC is taken as the economic index is feasible,and optimum angle of the PV arrays can play the key role of the system hybrid predomination. Key w ords:wind/solar/battery hybrid power systems;opti mal design;iterative algorithm;LPSP;LCC 0 引 言 环境污染、化石燃料枯竭,人们已将目光投向了可再生能源;随着技术的进步、成本的降低,风 能和太阳能已进入了可再生能源快速发展的历史时期;据有关部门统计[1],2009年中国的太阳能电池产量达到4382M W,估计超过全球的40%;组件成本下降到S |3 5/Wp,预计2020年光伏组件的价格将下降到S |1/Wp 以下;根据WWEA (世界风能协会)统计,2009年世界风电装机容量的装机量为157900MW,比2008年增加了30%。 风力发电和光伏发电由于受天气因素的影响,单独使用光伏发电或风力发电都存在供电不稳定的缺陷,造成供电可靠性较差;为了提高系统的可靠性,通常需要配置大量的蓄电池来调整电量的动态平衡,而目前电能储存费用的昂贵,造成系统成本的昂贵,上述原因限制了单独供电形式的推广使用。而太阳能和风能在昼夜、季节上互补性的特点,采
家用风光互补发电系统分析设计
1、风光互补发电技术 1.1风光互补发电系统的特点 风力发电系统利用风力发电机，将风能转换成电能，然而通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对负载供电。该系统具有日发电量较高，系统造价较低，运行维护成本低等优点。缺点是小型风力发电机可靠性低，常规水平轴风力发电机对风速的要求较高。光伏发电系统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，最后通过逆变器对负载供电。该系统的优点是系统供电可靠性高、资源条件好、运行维护成本低，缺点是系统造价高。发电与用电负荷的不平衡性是风电和光电系统共同存在的一个缺陷，它是由资源的不确定性造成的。风电和光电系统发出电能后都必须通过蓄电池储能才能稳定供电，但是每天的发电量受阳光、风力的影响很大，阳光、风力较弱会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。较风电和光电独立系统，风光互补发电系统具有以下特点：（1）风光互补发电系统弥补了风电和光电独立发电系统在资源上的缺陷，利用太阳能和风能的互补性，提供较稳定的电能； （2）在风光互补发电系统中，风电和光电系统可以共用一套蓄电池组和逆变环节，减少系统造价； （3）整个系统是两种发电系统进行互补运行，因此，在保证同等供电的情况下，可大大减少储能装置的容量； （4）风光互补发电系统可以根据用户需要合理配置系统容量，在不影响供电可靠性的情况下减少系统造价； （5）风光互补发电系统可以根据用户所在地的季节及天气变化情况优化系统设计方案，在满足用户要求的情况下节约资源。 1.2适合风光互补地区分析 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。图1为我国太阳能风能分部情况。
风光互补发电系统现状及发展状况(可编辑修改word版)
风光互补发电系统现状及发展状况 高洁琼 (ft西大学 ft西·太原030013) 摘要:本文介绍了风光互补发电系统的结构、工作原理和优缺点,以及风光互补发电系统的发展过程及现状,同时说明其应用前景。太阳能和风能之间互补性很强， 由这两者结合而来的风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。 关键词: 风能太阳能风光互补系统 1.风光互补发电系统的结构、工作原理、基本要求以及优缺点 1.1风光互补发电系统的结构 风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄 电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。该系统是集风能、太阳能及蓄电池 等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。1.2风光互补发电系统的工作原理及运行模式 风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械 能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；光伏发 电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电， 通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的 220v 交流电，保证交流电负载设备的正常 使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；控制 部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行 切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多 余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的 电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；蓄电池部分由多块蓄 电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系 统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下 运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发 电机组和光伏发电系统联合向负载供电。 1.3风光互补发电系统的优缺点
风光互补发电系统技术方案
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 2017年04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是目前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 太阳能是地球上一切能源的来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）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。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，可以保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统可以共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，所以风光互补发电系统的整体造价可以降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，可以减少储能的蓄电池组容量，使发电系统造价降低。经济上更趋于合理，随着我国4G通信网的开通，可实现大范围的无线传输图像资料，风光互补监控系统将在森林防火、防盗猎监控、城市乡村的防犯罪监控、古墓群的防盗墓监控、边防地区的防偷渡监控、生态保护区的防盗猎监控、旅游地区的安全监控和矿产资源的防乱开采监控等领域得到广泛的应用，这种监控系统体系不仅能大大降低管理成本，而且能实现有效及时和安全的防护体系。对降低森林火灾，减少资源破坏，提高破案率都有非常极的意义。技术的进步可以促进社会管理手段的进步，同时，新技术的广泛应用才能进一步促进新技术产业的发展。
别墅区风光储微电网发电系统方案
别墅区风光储微电网发电系统方案 中节能绿洲（北京）太阳能科技有限公司 2014年3月
目录 前言 (3) 1.项目概况 (4) 1.1项目地点 (4) 1.2项目地理位置 (4) 1.3太阳辐射条件 (4) 2系统设计 (7) 2.1项目建设规模及主要内容 (7) 2.2系统主要配置表 (7) 2.3主要产品介绍 (8) 3.效益分析 (17) 3.1项目发电量计算 (17) 3.2经济效益分析 (17) 附件：项目图 (18)
前言 光伏建筑一体化，是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。由于光伏方阵与建筑的结合不占用额外的地面空间，是光伏发电系统在城市中广泛应用的最佳安装方式，因而倍受关注。随着其技术不断完善，采用太阳能建筑一体化设计的太阳能建筑将来必定成为我国今后几年里建筑业发展的主流方向，太阳能建筑一体化的大规模出现已经成为一种时代的必然。
1.项目概况 1.1项目地点 北京市昌平区拉菲特城堡某别墅 1.2项目地理位置 本项目位于北京市。北京是中华人民共和国的首都，简称京，位于华北地区，面积 1.68 万平方公里，东南部为平原，西北部为燕山、太行山山地。北京位于北纬 39°56′，东经 116°20′；西北毗临山西，内蒙古高原，南与华北大平原相接，东近渤海。市中心海拔43.71 米。属于北温带亚湿润气候。 1.3太阳辐射条件 北京的气候为典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，春、秋短促。2010年为例，全年平均气温14.0℃（北京市气象局）。1月-7至-4℃，7月25至26℃。极端最低-27.4℃，极端最高42℃以上。全年无霜期180至200天，西部山区较短。2010年平均降雨量369毫米，为华北地区降雨最多的地区之一。降水季节分配很不均匀，全年降水的80%集中在夏季6、7、8三个月，7、8月有大雨。 北京市主要气象要素特征值 项目单位 北京市主要气象要素特征值 指标发生时间 气温多年平均℃12.15 1951—2009年多年极端高℃41.9 1999年 多年极端低℃-27.4 1966年
风光互补发电系统技术方案
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 2017年04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是目前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 太阳能是地球上一切能源的来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）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。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，可以保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，
可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统可以共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，所以风光互补发电系统的整体造价可以降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，可以减少储能的蓄电池组容量，使发电系统造价降低。经济上更趋于合理，随着我国4G通信网的开通，可实现大范围的无线传输图像资料，风光互补监控系统将在森林防火、防盗猎监控、城市乡村的防犯罪监控、古墓群的防盗墓监控、边防地区的防偷渡监控、生态保护区的防盗猎监控、旅游地区的安全监控和矿产资源的防乱开采监控等领域得到广泛的应用，这种监控系统体系不仅能大大降低管理成本，而且能实现有效及时和安全的防护体系。对降低森林火灾，减少资源破坏，提高破案率都有非常极的意义。技术的进步可以促进社会管理手段的进步，同时，新技术的广泛应用才能进一步促进新技术产业的发展。 技术方案 1、设计依据： 系统应用地点资源条件要求： （1）平均风速3.5m/s以上地点； （2）太阳能资源属Ⅲ类以上可利用地区。
风光互补发电系统安装与调试(高职组) 答题纸(09)
2015年全国高职技能大赛 “康尼杯” 风光互补发电系统安装与调试赛项 答题纸（09卷） 工位号: 比赛时间: 2015年06月
1．光伏电池组件开路电压和短路电流的测量 表1 光伏电池组件开路电压和短路电流的测量数据 光伏电池组件 灯1和灯2亮灯1亮 灯1亮且摆杆向东偏移 处于限位位置 开路电压 （V） 短路电流 （A） 开路电压 （V） 短路电流 （A） 开路电压 （V） 短路电流 （A） 1块 2块串联 2串2并 4．简述问题 （1）光伏电池板并联旁路二极管的目的和作用是什么？ （2）在实训中，同学将KNT-WP01型风光互补发电实训系统的2块光伏电池组件串联时，把同极性端输出线连接在一起了。灯1和灯2关闭，用性能良好的万用表测量该串联光伏电池组件的输出电压值为-0.71V；打开灯1，用性能良好的万用表测量该串联光伏电池组件的输出电压值为+13.5V。请叙述可能的原因。
2．绘制S7-200 CPU226输入输出接口图 图3 S7-200 CPU226输入输出接口图
7．光伏电池组件的输出特性测试 表5 摆杆垂直且灯1和灯2亮时的光伏电池组件输出电压和输出电流测量值 组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 表6 摆杆垂直且灯1亮时的光伏电池组件输出电压和输出电流的测量值 组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 表7 灯1亮且摆杆向东偏移处于限位位置时的光伏电池组件输出电压和输出电流的测量值组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12
风光储联合发电系统调频控制策略研究
第41卷第1期2013年1 月Vol．41No．1 Jan．2013 风光储联合发电系统调频控制策略研究 李鹏，黄越辉，许晓艳，刘德伟，马烁 （中国电力科学研究院，北京100192） 摘要：针对风光储联合发电系统的运行特点，基于分段调频控制的理念，提出了一种风光储联合发电系统参与电力系统二次调频的控制策略。该控制策略根据区域控制偏差ACE就调频控制的紧急程度进行划分，在不同控制区域使用不同的有功控制方式，实现对联合发电系统出力的精细化控制，最大程度利用风电及光伏发电，保障储能电池SOC运行在合理范围。仿真分析验证了所提调频控制策略的可行性、有效性及经济性。关键词：风光储联合发电系统；调频控制策略；充放电控制；有功功率 作者简介：李鹏（1985-），男，硕士，工程师，研究方向为新能源发电调度运行与控制技术。 中图分类号：TM761文献标志码：A文章编号：1001-9529（2013）01-0144-04 基金项目：国家科技支撑计划项目（2011BAA07B03）；国家电网公司科技项目 Research of Frequency Control Strategy for Wind-PV-Storage Power Generation System LI Peng，HUANG Yue-Hui，XU Xiao-Yan，LIU De-Wei，MA Shuo （China Electric Power Research Institute，Beijing100192，China） Abstract：This paper proposes a control strategy of the wind-PV-storage power generation system taking part in second control of power system based on partition frequency control considering operating characteristics of the wind-PV-stor-age power generation system．This control strategy distinguishes different emergency degree of frequency control ac-cording to area control error（ACE），utilizes different active power control mode in different control area，exerts de-tailed control on the joint generating system，reduces the limitation on wind power and solar power and guarantees the SOC operating within reasonable limits．Simulation analysis verifies the feasibility，effectiveness and economy of the proposed strategy． Key words：wind-PV-storage power generation system；frequency control；strategy；charge and discharge control；ac-tive power Foundation items：The National Key Technology R＆D Program of the Ministry of Science and Technology （2011BAA07B03） 目前，对于风电、光伏发电以及储能技术已有较多研究［1-7］，但就以上3个单元的联合运行控制技术的研究才刚刚起步。 储能技术能够改善风电及光伏发电等间歇式能源的出力特性，使得联合发电系统的出力具有较强的可控性，发挥近似于常规发电机组的调节作用。而关于风光储联合发电系统参与电力系统调频的控制技术鲜有研究。为此，本文在分析风光储联合发电系统运行特点的基础上，基于分段调频控制理论，提出联合发电系统调频控制策略。并以张北风光储示范电站参与华北电网调频控制为例进行仿真分析，验证了所提方法的可行性、有效性及经济性。1电力系统调频控制 电力系统频率是电能质量的三大标准之一，它反映了发电有功功率与负荷之间的平衡关系。我国电力系统频率的标准为50Hz，当系统频率产生偏差时，会对电网中的电气设备产生严重影响，导致其不能正常工作或损坏。因此，电力系统发电设备输出的有功功率要时刻保持与负荷的动态平衡，尽可能地将系统频率稳定在50Hz。 电力系统的调频分为一次、二次及三次调频，其中一次调频是指利用系统固有的负荷频率特性，以及发电机组的调速器的作用，来阻止系统频率偏离标准；由于一次调频是有差调节，一次调频不能保证系统频率稳定在扰动前的运行点；二次
风光互补发电
风光互补发电系统 概述 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 风光互补发电系统的发展过程及现状 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。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件。 hybrid2本身是一个很出色的软件，它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行，根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。但是hybrid2只是一个功能强大的仿真软件，本身不具备优化设计的功能，并且价格昂贵，需要的专业性较强。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐
风光互补发电系统设计
5.3.1风光互补发电系统设计 风能和太阳能都具有能量密度低、稳定性差的弱点，并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响．然而太阳能与风能在时间上和地域上一般都有一定的互补性，白天太阳光最强时，风较小，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，太阳光强度小而风大。太阳能发电稳定可靠，但目前成本较高，而风力发电成本较低，随机性大，供电可靠性差。若将两者结合起来，可实现昼夜发电．在合适的气象资源条件下，风光互补发电系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛的应用．如图5.1为某地10 月份某日典型的太阳能和风资源分布，因此采用风光互补发电系统，可以弥补风能和太阳能间歇性的缺陷。 图5.1 某地10 月份典型日太阳能和风能资源分布图风光互补发电的优势： （1）利用风能和太阳能的互补性，弥补了独立风电和独立光伏发电系统的不足，可以获得比较稳定的和可靠性高的电源。 （2）充分利用土地资源。 （3）保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量。 （4）对系统进行合理的设计和匹配，可以基本上基本上由风光互补发电系统供电，获得较好的经济效益。 5）大大提高经济效益。
风光互补发电系统主要组成部分（1）发电部分：由一台或者几台风力发电机和太阳能电池阵列构成风—电、光—电发电部分，发电部分输出的电能通过充电控制器与直流中心完成蓄电池组自动充电工作。 （2）蓄电部分：蓄电部分主要作用是将风电或光电储存起来，稳定的向电器供电。蓄电池组在风光互补发电系统中起到能量调节和平衡负载两大作用。 （3）控制及直流中心部分：控制及直流中心部分由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成，完成系统各部分的连接、组合及对蓄电池组充放电的自动控制。控制及直流中心具体构成参数由最大用电负荷与日平均用电量决定。 （4）供电部分：供电部分不可缺少的部分是逆变器，逆变器把蓄电池储存的直流电转换为交流电，保证交流负载的正常使用。同时，还有稳压功能，以改善风光互补系统的供电质量。 图5.2 风光互补发电系统 设计一个完善的风光互补发电系统需要考虑多种因素．如各个地区的气候条件，当地的太阳辐照量情况，太阳能方阵及风力发电机功率的选用，作为储能装置蓄电池的特性等．因此，必须选择建立一些先进的数学模型进行多种计算，确定合理的太阳能电池方阵和风力发电机容量，使系统设计最优化． 数学模型计算 1.蓄电池容量计算 蓄电池的容量C 通常按照保证连续供电的天数来计算：
景观灯小型风光互补发电系统的改进
第３７卷第３期２ ０ １ ４年５月 河北农业大学学报 ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ ＯＦ ＨＥＢＥＩ Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．３ Ｍａｙ．２ ０ １ ４ 文章编号：１０００－１５７３（２０１４）０３－０１１５－０３ ＤＯＩ：１０．１３３２０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊａｕｈ．２０１４．００７５景观灯小型风光互补发电系统的改进 祁丙宝， 孙维连， 王会强， 孙 铂 （河北农业大学机电工程学院，河北保定０７１０００） 摘要：目前国内风光互补系统快速发展并应用在了各个行业，本研究针对风光互补发电系统在运行当中容易出 现的一些问题进行研究，以达到优化系统的目的。对一些关键电气元件进行有效控制，基于光源随动系统和最 大功率补偿的技术，提高了有效光照时间和系统的稳定性，并且创新性的把此系统应用在了日常生活当中的景 观灯上，为景观灯提供了单独的电源供应系统，简化了工序，降低了成本，是节能环保的一个具体实践应用。 关 键 词：光源随动控制；功率给定；风光互补；节能环保 中图分类号：ＴＫ５１１文献标志码：Ａ Ｗｉｎｄ／ＰＶ ｈｙｂｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ ｏｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｌｉｇｈｔｓ ＱＩ Ｂｉｎｇ－ｂａｏ，ＳＵＮ Ｗｅｉ－ｌｉａｎ，ＷＡＮＧ Ｈｕｉ－ｑｉａｎｇ，ＳＵＮ Ｂｏ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｈｅｂｅｉ，Ｂａｏｄｉｎｇ ０７１００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｗｉｎｄ／ＰＶ ｈｙｂｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ ｈａｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｖｅｒ ｓｏｍｅ ｋｅｙ ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｓｅｒｖｏ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｌｏｎｇｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｉｌｌｕｍｉｎａ－ ｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｔｏ ｍａｋｅ ｉｔ ｏｐｅｒａｔｅ ｓａｆｅｌｙ ａｎｄ ｓｔａｂｌｙ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｉｎｎｏｖａｔｉｖｅｌｙ ａｐ－ ｐｌｉｅｄ ｔｏ ｄａｉｌｙ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｌｉｇｈｔｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｍ ｓｅｐａｒａｔｅｄ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｓｙｓｔｅｍ．Ｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅ－ ｄｕｒｅ ｉｓ ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ａｎｄ ｃｏｓｔ ｉｓ ｒｅｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｔｈｉｓ ｉｓ ａ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｔｏ ｓａｖｅ ｅｎｅｒｇｙ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｉｇｈｔ ｓｏｕｒｃｅ ｓｅｒｖｏ ｓｙｓｔｅｍ；ｐｏｗｅｒ ｏｆ ｇｉｖｅｎ；ｗｉｎｄ／ＰＶ ｈｙｂｒｉｄ ｓｙｓｔｅｍ；ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｅｒ－ ｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ 风能和太阳能作为一种能源多样化，社会可持续发展的能源代表，已经被社会认可，而且两者具有天然的匹配互补性［１－２］。针对风能与太阳能的特点，指出风力与太阳能互补发电比单一发电方式更优越，并介绍风力与太阳能光伏互补发电的研究现状及进一步发展所要做的努力［３］。 传统的风光互补照明系统虽然直接应用了风光互补技术，但是因为受气候，地势的影响，系统的稳定性和系统的工作效率都不够理想，仍然需要连接电网。如果建立单独的电源供应系统不仅加大了施工难度，更重要的是增加了投入成本。因此，要解决长期稳定的可靠供电、不建输电线路、也不做挖路埋线工程，就必须学会地取材，利用自然资源［４］。本研究在分析小型风光混合发电系统的运行结构以及混合发电系统各种控制策略的基础上，选定风力发电机、太阳能电池组件进行优化改进，并把其应用于生活当中的景观灯，以期解决传统风光互补照明系统中存在的问题。 收稿日期：２０１３－１０－２８ 作者简介：祁丙宝（１９８７－），男，河北省张家口人，在读硕士生，主要从事机电一体化研究． 通讯作者：孙维连（１９５６－），男，教授，主要从事机械设计和材料方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｂｄ９９９＠ｅｙｏｕ．ｃｏｍ
风光互补发电系统简述
风光互补发电系统 摘要：风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统。本文通过对风光互补发电系统的动力来源-风能和太阳能资源的初步调研，分析了风光互补发电系统的优势，并总结了国内外风光互补发电系统的研究现状，对其基本的工作原理进行了阐述。最后对举例说明了风光互补发电系统的应用前景。 关键词：风光互补，现状，工作原理，应用前景 1.引言 能源是人类社会发展和进步的物质基础，人类社会的发展和进步离不开优质能源的开发利用和先进的能源技术的不断革新。煤和石油等矿物能源的开发和利用推动了近代工业革命的发展，极大地改变了人类的生活方式。由于煤、石油、天热气等常规能源的储量是有限的，据估计，地球上煤炭最多可用300年，石油最多可维持40多年，天然气还可以维持50多年，不断爆发的能源危机严重阻碍了人类社会的发展进步。为了缓解不断加重的能源危机，世界各国相继加大了对可再生能源的研究。可再生能源是指除常规能源外的包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等能源资源。 为了降低能耗和解决日益突出的环境问题，全球都投入到了可再生发展能源的热潮之中，全球可再生能源发展取得了明显成效。主要表现在：成本持续下降，市场份额不断扩大，其定位也开始由补充能源向替代常规能源的方向转化。近10年来，全球风力发电市场保持了28％的年均增长速度，太阳能光伏发电的年均增长速度超过30％[1]。 进入新世纪以来，中国的可再生能源利用步入了快速发展的轨道，特别是自2006年可再生能源法实施以来，中国可再生能源已经进入快速发展时期。2009年中国可再生能源在一次性能源消费结构中所占的比例已从2008年的8％提升至9％。根据中国国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，预计到2011年，新能源在能源结构中的占到的比重达到2％(含水电为l％)，新能源发电容量占总电力装机容量的比重将会达到5％(含水电为25％)。其中风电装机容量将会达到3500万千瓦(陆地风电3000万千瓦，海上风电500万千瓦)，太阳能发电装机容量达到200万千瓦[2]。除此之外，根据(2008年中国风电发展报告》的预测，估计到2020年末，全国风电开发建设总规模有望达到1亿kW。到2020年全国
风光互补发电系统
风光互补发电系统 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 中文名称 风光互补发电系统 外文名称 Scenery complementary power generation system 拼音 fengguanhubufadianxitong 目录 1 简介 2 发展过程 3 结构 4 应用前景 5 解决方案
5.1 应用场景 5.2 对策 5.3 方案特点 6 总结 7 发电分析 8 互补控制 简介 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(将交流电转化为直流电)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。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。 发展过程 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。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable