風(fēng)光互補(bǔ)獨(dú)立供電系統(tǒng)在路燈上應(yīng)用的可行性分析

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摘要：本文根據(jù)煙臺(tái)市的風(fēng)能太陽能資源條件，考慮到風(fēng)能太陽能發(fā)電的互補(bǔ)特性，將風(fēng)力發(fā)電裝置和光伏發(fā)電裝置組合成風(fēng)光復(fù)合發(fā)電系統(tǒng)，為路燈用電提供能量，既節(jié)約了能源，又為城市增添了亮麗的風(fēng)景。 

　　關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電 光伏發(fā)電路燈可行性分析  　　風(fēng)能、太陽能作為可利用的自然可再生能源，二者在轉(zhuǎn)換過程中都是受季節(jié)、地理和天氣氣候等多種因素制約，但是，兩者的變化趨勢(shì)基本相反，揚(yáng)其兩能各自之長(zhǎng)，補(bǔ)其兩能各自之短，相互配合利用，因地制宜，能發(fā)揮出最大的作用。特別是在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū)，獨(dú)立供電系統(tǒng)成為人們最需要的動(dòng)力源。結(jié)合風(fēng)能、太陽能  　　的特點(diǎn)，綜合利用風(fēng)力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電技術(shù)而建立的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)無疑是解決這一重要問題的最佳方案。  　　風(fēng)光互補(bǔ)路燈即是有效的利用風(fēng)能及太陽能之間在能量及時(shí)間上的互補(bǔ)特性，通過兩者各自的發(fā)電裝置，共同向蓄電池進(jìn)行充電，為路燈提供獨(dú)立供電電源的獨(dú)立供電系統(tǒng)。路燈在我們?nèi)粘Ｉ钪泻艹Ｒ娗覍?shí)用，它給我們夜晚的生活和交通帶來光明和便利，然而人們往往忽視了路燈的耗電能力，其實(shí)常規(guī)的路燈尤其是高速公路上的路燈也是一個(gè)“耗電大戶”，由于路燈的低壓輸電線路長(zhǎng)，不僅路燈耗電，輸電線路上的耗電也很大，而且常規(guī)路燈必須用埋地電纜供電，在離電源點(diǎn)超過三公里的公路就要建一個(gè)供電線路，隨著公里的延伸，還需要設(shè)升壓系統(tǒng)。因此大部分遠(yuǎn)離電源點(diǎn)的市郊公路和高速公路都沒有安裝路燈，這實(shí)際上給道路交通帶來了許多安全問題,也給人們的夜晚出行帶來不便。然而，風(fēng)光互補(bǔ)路燈的出現(xiàn)正規(guī)避了這些弊端。美觀獨(dú)特的風(fēng)光互補(bǔ)路燈既能把城市的夜晚裝點(diǎn)得多姿多彩，又為城市增添了一道靚麗的風(fēng)景。  　　風(fēng)光混合供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示，它是由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽電池陣列、蓄電池組、充電控制器、逆變器、系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)等組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)及太陽能電池發(fā)出的電通過控制器貯存在蓄電池中，當(dāng)負(fù)載為直流時(shí)，通過控制器直接輸送給負(fù)載；當(dāng)負(fù)載為交流時(shí)則需經(jīng)逆變器將直流轉(zhuǎn)化為交流再輸送給負(fù)載。整個(gè)系統(tǒng)由能量產(chǎn)生環(huán)節(jié)、能量存儲(chǔ)環(huán)節(jié)、能量消耗環(huán)節(jié)三部分組成。能量的產(chǎn)生環(huán)節(jié)又分為風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電部分，分別將風(fēng)力、日照資源轉(zhuǎn)化為高品位的電力能源；能量的存儲(chǔ)環(huán)節(jié)由蓄電池來承擔(dān)，引入蓄電池的主要作用就是為了盡量消除由于天氣等原因引起能量供應(yīng)和需求的不平衡，在整個(gè)系統(tǒng)中起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載的作用；能量消耗環(huán)節(jié)在本文中主要是指路燈的能量消耗。  　　  　　本文以山東省煙臺(tái)市的風(fēng)能太陽能資源條件為例，來分析風(fēng)能太陽能混合發(fā)電的實(shí)用價(jià)值。以典型氣象年數(shù)據(jù)為參考，下圖是各月的風(fēng)能太陽能能量分布情況  　　  　　盡管風(fēng)光互補(bǔ)路燈初投資較高，但是該系統(tǒng)不需要輸電線路，也不需要開挖路面做埋管工程，不消耗電能，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看該系統(tǒng)有著明顯的經(jīng)濟(jì)效益。而且風(fēng)光互補(bǔ)路燈利用天然能源發(fā)電來工作，不消耗化石燃料，無二氧化碳、二氧化硫等有害氣體的排放，清潔干凈，環(huán)境效益良好。目前，在歐洲、日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家正在普及風(fēng)光互補(bǔ)路燈，用在沿海公路、偏遠(yuǎn)山路，特別是對(duì)已建成的道路增設(shè)路燈非常方便。目前我國(guó)已經(jīng)有部分城市試驗(yàn)性將風(fēng)光路燈系統(tǒng)用作城市道路景觀照明, 并取得了一定成效。隨著風(fēng)電和光伏發(fā)電的成本越來越低，風(fēng)光復(fù)合發(fā)電方式必將在解決遠(yuǎn)離城市的高速公路，海洋上的孤島，偏遠(yuǎn)的山區(qū)用電問題上發(fā)揮越來越重要的作用。