由于獨(dú)立的風(fēng)電和光電在無風(fēng)和陰雨天等氣候條件下無法保證電能的連續(xù)供應(yīng)，對(duì)于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)，單獨(dú)使用風(fēng)電或光電需配備相當(dāng)大容量的儲(chǔ)能設(shè)備，因此，采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)后，通過對(duì)太陽能電池、風(fēng)力發(fā)電機(jī)和蓄電池的有效組合，可以有效解決單一發(fā)電不連續(xù)問題，保證基本穩(wěn)定的供電。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)在我國(guó)主要應(yīng)用在以下領(lǐng)域。
1.無電農(nóng)村的生活、生產(chǎn)用電
中國(guó)現(xiàn)有8億人口生活在農(nóng)村，其中5%左右目前還未能用上電。在中國(guó)，無電鄉(xiāng)村往往位于風(fēng)能和太陽能蘊(yùn)藏量豐富的地區(qū)，因此利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)解決用電問題的潛力很大。采用已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，有利于加速這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高其經(jīng)濟(jì)水平。另外，利用風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)開發(fā)儲(chǔ)量豐富的可再生能源，可以為廣大邊遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村人口提供最適宜也最便宜的電力服務(wù)，促進(jìn)邊遠(yuǎn)地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。
我國(guó)已經(jīng)建成的利用可再生能源獨(dú)立運(yùn)行的集中供電系統(tǒng)，只提供照明和生活用電，不能或不運(yùn)行生產(chǎn)性負(fù)載，使得系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性差。要使可再生能源獨(dú)立運(yùn)行的集中供電系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)上可持續(xù)運(yùn)行，涉及系統(tǒng)的所有權(quán)、管理機(jī)制、電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)性負(fù)載的管理及政府補(bǔ)貼資金的來源、數(shù)量和分配渠道等。但是這種可持續(xù)發(fā)展模式，對(duì)中國(guó)在內(nèi)的所有發(fā)展中國(guó)家具有深遠(yuǎn)意義。
2.LED室外照明中的應(yīng)用
世界上室外照明工程的耗電量占全球發(fā)電量的12%左右，在全球日趨緊張的能源和環(huán)保背景下，風(fēng)光互補(bǔ)LED照明技術(shù)的節(jié)能工作日益引起全世界的關(guān)注。風(fēng)光互補(bǔ)LED照明系統(tǒng)的基本原理是：太陽能和風(fēng)能以互補(bǔ)形式通過控制器向蓄電池智能化充電，到晚間根據(jù)光線強(qiáng)弱程度自動(dòng)開啟和關(guān)閉各類LED室外照明燈具。智能化控制器具有無線網(wǎng)絡(luò)通信功能，可以和后臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三遙管理(遙測(cè)、遙信、遙控)。智能化控制器還具有強(qiáng)大的人工智能功能，可對(duì)整個(gè)照明工程實(shí)施先進(jìn)的計(jì)算機(jī)三遙管理(照明燈具的運(yùn)行狀況巡檢及故障和防盜報(bào)警)。LED室外照明工程主要包括：
(1)車行道路照明工程(快速道、主干道、次干道、支路)。
(2)城鎮(zhèn)小區(qū)照明工程(小區(qū)路燈、庭院燈、草坪燈、地埋燈、壁燈等)。
目前已被開發(fā)的新能源新光源室外照明工程有：風(fēng)光互補(bǔ)LED智能化路燈、風(fēng)光互補(bǔ)LED小區(qū)道路照明工程、風(fēng)光互補(bǔ)LED景觀照明工程、風(fēng)光互補(bǔ)LED智能化隧道照明工程。
3.航標(biāo)上的應(yīng)用
我國(guó)部分地區(qū)的航標(biāo)已經(jīng)應(yīng)用了太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，特別是燈塔，但是也存在一些問題，最突出的就是在連續(xù)天氣不良狀況下太陽能發(fā)電不足，易造成蓄電池過放，燈光熄滅，影響蓄電池的使用性能。
天氣不良情況下往往伴隨大風(fēng)，也就是說，太陽能發(fā)電不理想的天氣狀況往往是風(fēng)能最豐富的時(shí)候，針對(duì)這種情況，可以采用以風(fēng)力發(fā)電為主、光伏發(fā)電為輔的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)具有環(huán)保、無污染、免維護(hù)、安裝使用方便等特點(diǎn)，符合航標(biāo)能源應(yīng)用要求。在太陽能配置滿足春夏季能源供應(yīng)的情況下，不啟動(dòng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng);在冬春季或連續(xù)陰雨天氣、太陽能發(fā)電不良情況下，啟動(dòng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。
4.高速公路監(jiān)控設(shè)備電源
目前，高速公路道路攝像機(jī)通常是24h不間斷運(yùn)行，采用傳統(tǒng)的市電電源系統(tǒng)，雖然功率不大，但是因?yàn)閿?shù)量多，也會(huì)消耗不少電能，采用傳統(tǒng)電源系統(tǒng)不利于節(jié)能;并且由于攝像機(jī)電源的線纜經(jīng)常被盜，損失大，造成使用維護(hù)費(fèi)用大大增加，加大了高速公路經(jīng)營(yíng)單位的運(yùn)營(yíng)成本。
由于高速公路監(jiān)控系統(tǒng)點(diǎn)多線長(zhǎng)，采用傳統(tǒng)的公用電網(wǎng)供電，不僅施工困難，而且配套成本高昂。目前，太陽能光伏發(fā)電成本較高，風(fēng)能的成本相對(duì)較低，二者之間的互補(bǔ)對(duì)于像高速公路監(jiān)控系統(tǒng)這種點(diǎn)多線長(zhǎng)的用電場(chǎng)合和離電網(wǎng)較遠(yuǎn)的缺電場(chǎng)所，具有它獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。
應(yīng)用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)為道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)提供電源，不僅節(jié)能，并且不需要鋪設(shè)線纜，減少了被盜可能。但是我國(guó)有的地區(qū)會(huì)出現(xiàn)惡劣的天氣情況，如連續(xù)陰雨天氣，日照少，風(fēng)力達(dá)不到風(fēng)力發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)力，會(huì)出現(xiàn)不能連續(xù)供電現(xiàn)象，這時(shí)可以利用原有的市電線路，在太陽能和風(fēng)能不足時(shí)自動(dòng)對(duì)蓄電池充電，確保系統(tǒng)正常工作。因每一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)為一個(gè)獨(dú)立的供電系統(tǒng)，即使某一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)發(fā)生供電故障，也不會(huì)影響系統(tǒng)中其他監(jiān)控點(diǎn)的正常工作。
5.通信基站中的應(yīng)用
目前國(guó)內(nèi)許多海島、山區(qū)等地遠(yuǎn)離電網(wǎng)，但由于當(dāng)?shù)芈糜巍O業(yè)、航海等行業(yè)有通信需求，需要建立通信基站。這些基站用電負(fù)荷都不大，若采用市電供電，架桿鋪線代價(jià)很大;若采用柴油機(jī)供電，存在柴油儲(chǔ)運(yùn)成本高，系統(tǒng)維護(hù)困難、可靠性不高的問題。
要解決長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地供電問題，只能依賴當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源。而太陽能和風(fēng)能作為取之不盡的可再生資源，在海島相當(dāng)豐富，此外，太陽能和風(fēng)能在時(shí)間上和地域上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是可靠性、經(jīng)濟(jì)性較好的獨(dú)立電源系統(tǒng)，適用于通信基站供電。由于基站有基站維護(hù)人員，系統(tǒng)可配置柴油發(fā)電機(jī)，以備太陽能與風(fēng)能發(fā)電不足時(shí)使用。這樣可以減少系統(tǒng)中太陽能電池方陣與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量，從而降低系統(tǒng)成本，同時(shí)增加系統(tǒng)的可靠性。
6.抽水蓄能電站中的應(yīng)用
風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站是利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電，不經(jīng)蓄電池而直接帶動(dòng)抽水機(jī)實(shí)現(xiàn)抽水蓄能，然后利用儲(chǔ)存的水能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定發(fā)電。這種能源開發(fā)方式將傳統(tǒng)的水能與風(fēng)能、太陽能相結(jié)合，利用三種能源在時(shí)空分布上的差異實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)開發(fā)，適用于電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠(yuǎn)地區(qū)，并有利于能源開發(fā)中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)。風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站的開發(fā)至少滿足以下兩個(gè)條件：
(1)三種能源在能量轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)保持能量守恒。
(2)抽水系統(tǒng)所構(gòu)成的自循環(huán)系統(tǒng)的水量保持平衡。
雖然與水電站相比成本電價(jià)略高，但是可以解決有些地區(qū)小水電站冬季不能發(fā)電的問題，所以采用風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站的多能互補(bǔ)開發(fā)方式具有獨(dú)特的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，可作為某些滿足條件地區(qū)的能源利用方案。
評(píng)論