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 風光互補發(fā)電系統(tǒng)作為合理的獨立電源系統(tǒng)，開創(chuàng)了一條綜合開發(fā)風能和太陽能資源的新途徑，標志著開發(fā)利用可再生能源發(fā)電進入了新的階段。風光互補發(fā)電系統(tǒng)不僅適用于缺電的邊遠地區(qū)，因其利用可再生能源，無污染，且成本低、效率高，所以在條件具備的地方都有很好的開發(fā)應用前景。所以綜合開發(fā)利用風能、太陽能，發(fā)展風光互補發(fā)電有著廣闊的前景，受到了很多國家的重視。


早期的風光互補發(fā)電系統(tǒng)僅是簡單地將風力發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)組合在一起，并沒有考慮系統(tǒng)匹配、優(yōu)化等問題。要進行風光互補發(fā)電系統(tǒng)設計、充分發(fā)揮風光互補發(fā)電的優(yōu)勢，首先要調(diào)查當?shù)靥柲芎惋L能資源狀況，然后在基礎資源數(shù)據(jù)的基礎上，對互補系統(tǒng)進行優(yōu)化設計，風光互補發(fā)電系統(tǒng)建成后，應對其進行系統(tǒng)匹配測試和發(fā)電量等性能參數(shù)的實際測試，并進行評價。


離網(wǎng)風光互補發(fā)電系統(tǒng)框圖如圖1所示，光伏發(fā)電單元采用所需規(guī)模的太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，風力發(fā)電單元利用中小型風力發(fā)電機將風能轉(zhuǎn)換為電能，并通過智能控制中心對蓄電池充電、放電、逆變器進行統(tǒng)一管理，為負載提供穩(wěn)定可靠的電力供應。兩個發(fā)電單元在能源的采集上互相補充，同時又各具特色。風光互補發(fā)電系統(tǒng)可充分發(fā)揮風力發(fā)電和光伏發(fā)電各自的特性和優(yōu)勢，最大限度地利用好大自然賜予的風能和太陽能。對于用電量大、用電要求高，而風能資源和太陽能資源又較豐富的地區(qū)，選用風光互補發(fā)電系統(tǒng)無疑是一種最佳選擇。

離網(wǎng)風光互補發(fā)電系統(tǒng)是由風力發(fā)電機組、太陽能光伏電池組、蓄電池、控制器/逆變器、配電系統(tǒng)和用電設備等組成。風光互補發(fā)電系統(tǒng)的控制器/逆變器上設置了風力發(fā)電機和太陽能電池兩個輸入接口，風力發(fā)電機和太陽能光伏電池發(fā)出的電，通過充電控制器向蓄電池組充電；然后將蓄電池儲存的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換為適合通用電器使用的交流電。
根據(jù)不同地區(qū)的風能、太陽能資源，以及不同的用電需求，用戶可配置不同的風光互補發(fā)電模式。做到完全利用自然資源自主發(fā)電，為照明或動力設備提供穩(wěn)定的電能。從理論上來講，利用風光互補發(fā)電，在設計上以風電為主，光電為輔是最佳匹配方案，前提是，要做到風能和太陽能的無縫對接，要做到無縫對接轉(zhuǎn)換，也就是不停電，同時要能對抗惡劣天氣，安全性能好。并且，在設計中還要考慮應用地的氣候、日照時間、最高最低風速、噪音等一系列外部因素，優(yōu)化配置風力發(fā)電機和太陽能電池，以充分利用太陽能和風能。一方面降低發(fā)電系統(tǒng)設備制造成本，另一方面，增加了利用自然能源的時間，則減少使用蓄電池的時間，提高蓄電池使用壽命。


目前，國外在風光互補發(fā)電系統(tǒng)的設計上，主要有兩種方法來確定功率：一是功率匹配法，即在不同輻射和風速下對應的太陽能電池陣列的功率和風力發(fā)電機的功率之和大于負載功率，并實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。另一是能量匹配的方法，即在不同輻射和風速下對應的太陽能電池陣列的發(fā)電量和風力發(fā)電機的發(fā)電量之和大于等于負載的耗電量，主要用于系統(tǒng)功率設計。目前，國內(nèi)在風光互補發(fā)電系統(tǒng)進行研究的領域有：風光互補發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化匹配計算、系統(tǒng)優(yōu)化控制等。

原標題：從并網(wǎng)到離網(wǎng)百科風能和太陽能資源利用的新途徑——風光互補發(fā)電系統(tǒng)