风光互补发电系统优化设计

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1、第25卷第3期上海电力学院学报Vo1．25．No．32009年6月JournalofShanghaiUniversityofElectricPowerJune2009文章编号：1006—4729(2009)03—0244～O5风光互补发电系统的优化设计谈蓓月，卫少克(1．上海电力学院数理系，上海200090；2．上海704研究院，上海200031)摘要：阐述了风光互补发电系统的原理，确立了光伏方阵倾斜面上太阳辐照量的计算、光伏方阵发电量计算，以及不同地点、不同高度的风速计算、风力发电量计算等数学模型．通过选用4种不同的设计方案，讨论了系统的优化设计方法，使系统既能长期满足用户的负载

2、需要，又有最佳的经济性，以节约投资费用．关键词：风光互补；发电系统；优化设计中图分类号：TM614；TM615文献标识码：AOptimizationDesignofWind／PVHybridSystemTANBei—yue。WEIShao．ke(1．Dept．ofMathematicsandPhysi~，ShanghaiUniverstiyofElectricPower，Shanghai200090，China；2．Shanghai704Institute，Shanghai200031，China)Abstract：TheWind／PVhybridsystem’Stheoryisd

3、escribed，andamathematicalmodelisestublishedforidentifyingsolarradiationonthesolar—cellarraysurface，ofthePVarraycapacity，differentlocations，diferenthighwindspeed，windpowercalculation．Byselectingfourdifferentdesignoptions，asystemoptimizationdesignmethodisdiscussed，whichcanmeetthelong—termneedsof

4、usersload．Thesystemalsoenablesthecapacityofthesmallestconfiguration，withthebesteconomicalfeatures．Keywords：wind／PVhybrid；powergenerationsystem；optimizationdesign风能和太阳能都具有能量密度低、稳定性差两者结合起来，可实现昼夜发电．在合适的气象资的弱点，并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等源条件下，风光互补发电系统能提高系统供电的影响．然而太阳能与风能在时间上和地域上一般连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛都有一定的互

5、补性，白天太阳光最强时，风较小，的应用．晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化1风光互补发电系统工作原理大而风能加强．在夏季，太阳光强度大而风小；冬季，太阳光强度弱而风大．风光互补发电系统构成如图1所示，它由风太阳能发电稳定可靠，但目前成本较高，而风力发电机组、太阳能光伏方阵、控制器、蓄电池、逆力发电成本较低，随机性大，供电可靠性差．若将变器等组成．收稿日期：2009—04—17作者简介：谈蓓月(1965一)，女，硕士，副教授，上海人．主要研究方向为光伏发电技术研究．E．mail：1988000008@shiep．edu．an．基金项目：上海市科委项目(071605123)．

6、谈蓓月，等：风光互补发电系统的优化设计245在风力达到一定的风速时，风力发电机组将2．1不同地点和不同高度的风速计算风能转换为交流形式的电能，但由于所产生的交流电压不太稳定，所以必须通过整流器整流，给蓄风速随高度的变化情况，地面的平坦度、地表电池充电．而光伏方阵由若干太阳电池板串联和粗糙度，以及风通道上的气温变化情况的不同而并联构成，其作用是将太阳能直接转换成直流形有所差异】j．风速随高度而变化的经验公式很式的电能，并向蓄电池充电．蓄电池起着储存和调多，通常采用指数公式，即节电能的作用，当日照充足或风力很大导致产生⋯。的电能过剩时，蓄电池将多余的电能储存起来；当系统发电量不足或负荷

7、用电量增加时，则由蓄电式中：——距地面高度为h处的风速，m／s；池向负荷补充电能，并保持供电电压的稳定．为此，——高度为h处的风速，m／s；需要设计专门的控制装置，该装置可根据日照的——风切变指数，它取决于大气稳定度和强弱、风力的大小及负荷的变化，不断对蓄电池的地面粗糙度，其值约为1／2—1／8．对工作状态进行切换和调节，使其在充电、放电或浮于地面境界层，风速随高度的变化则充电等多种工况下交替运行，以保证风力、光伏及主要取决于地面粗糙度，这时一般取互补发电系统工作的连