摘要：现阶段，各个国家对新能源开发力度逐渐增强，新能源是未来人类解决能源与环境问题的钥匙，为缓解能源问题及满足越来越严格的排放规范要求，国内外越来越多的研究机构开始着力于新能源的开发利用，可以预见，21世纪是围绕新能源的技术革命和产业高速发展期。新能源发电主要包括光伏发电、风力发电、生物质能发电和海洋能发电等，其中光伏发电和风力发电是比较有潜力的发电形式。然而，新能源大部分都是间歇性能源，充分发挥各种能源之间互补性，将是必然发展的趋势，特别是将光伏和风力充分利用结合发电，互补长短，前景无量。
关键词：风光互补发电；现状；未来发展
引言
现如今时代人们的生活已经与用电不可分离，而能源是发电的主要工具，对传统能源的过度开发和利用已经对环境产生了极大的损害，可再生能源的开发和利用是迫切和必要的，现在正处在转型的过渡时期也是关键时期，快速建立以可再生绿色能源为主的能源结构是后几十年的发展方向。在目前开发的可再生能源中，风能和太阳能已经成为新能源领域的领跑者，结合现有两种技术最成熟、应用最广泛的两种能源，进行风光配合互补发电是现如今最好的解决方法。
1风光互补发电系统简介
风光互补发电系统中包括风能发电和太阳能发电两部分，可同时利用两种能源互补发电，和传统单一发电模式比较，风光互补发电系统输出电能更加稳定。该系统主要由风力发电系统、太阳能光伏组件，风光互补系统控制器以及并网逆变器，蓄电池几个部分构成，系统结构框图如图1所示。
风光互补发电系统中的发电部分由太阳能和风能两部分构成。光伏阵列将太阳能转为电能，风力发电部分利用风能产生机械能，然后转为电能。风光互补系统控制器作为整个系统的核心控制部件，能根据风能及太阳能情况，实时对风力发电和光伏发电进行同步控制与调配，保证系统供电稳定性以及可靠性。由于电网以及交流负载的需要，系统需要逆变器来完成直流电转为交流电。风光互补发电系统运行模式分为离网型和并网型。离网型直接将系统产生电能供给负荷或者存于蓄电池，并网型系统将能量经过逆变器接入电网。该系统具有很强的环境适应能力，能高效的完成资源利用。
2风光发电技术
作为太阳能发电技术中的主要利用方式，其可以利用半导体材料的光伏效应来实现从太阳能到电能的直接转化。根据所选电池材料以及制造工艺的不同，光伏发电技术可以分薄膜太阳能电池技术、晶硅太阳电池技术、聚光太阳电池技术以及新型太阳能电池技术。其中晶硅电池又分单晶硅电池与多晶硅电池，薄膜电池分非晶硅电池、碲化镉电池以及铜铟硒电池等。目前市场上最常见的光伏电池多为晶硅太阳电池技术，是当前我国技术成熟度最高、规模最大的产品类型，现在市面上生产出的单晶硅太阳能电池的光电转换效率已经在17%左右，使用寿命一般在15年左右，最高可以使用25年，产品已经被广泛应用于空间和地面。薄膜电池与其他太阳能电视相比更适合于沙漠电站，因为薄膜太阳能电池弱光效应更好，且更加方便于建筑光伏一体化，但是衰减较大，转换效率低，且设备技术投资也比较高。聚光电池与其他类别太阳能电池相比转换率更高，但是由于其无法利用漫射辐射，所以成本比较高，常用于航空航天领域。
光伏发电技术的结构以及基本原理相对简单，且电站建设周期比较短，设备运行和日常维护也比较简单，因此能够进行应用和开发的地区相对比较广泛，另外由于光伏发电属于静态发电，无需机械转动，没有磨损，因此不会产生噪声。通常光伏发电的选址会比较容易，建站前期投资较小，一般大型光伏发电站的建设时长不超过半年。通常光伏电站的系统组件是由逆变器以及光伏组件组成的，因此电站运行不需要燃料，基本上可以实现无人值守，成本比较低。此外，光伏电站的应用形式比较多，主要分为大型并网电站、离网光伏以及分布式建筑光伏，其中大型并网电站的度电成本低，主要建设与平坦开阔阳光充足的地面；离网光伏主要用于解决偏远地区电力供应；分布式建筑光伏则依托建筑设立，主要接到配电网中从而完成就地消纳。尽管光伏电站有着很多优点，但缺陷也比较明显，太阳能发电有着一定的间歇性和不稳定性，特别是在没有阳光照射或阳光较少的阴雨天，光伏发电波动性、间歇性明显。3风光互补发电的现状及未来发展
对现在发展完善、技术成熟的两种清洁能源风能和太阳能进行综合考虑，对两种能源进行环境、气候、布置方式进行互补配合利用而建立起的一种新型的供电方式，能适应大多的环境和气候，在夜间和阴雨天气无光的环境下利用风能发电，晴天无风时，利用光能进行发电，既有风又是晴天时，两者同时发挥作用，比起单能源发电技术，二者结合的互补发电更加经济、科学。
中国从20世纪末期，就开始对风光互补发电技术进行研究，包括研究结合风光两种发电机的能量转化装置，风光互补发电的能量管理系统，研究风光发电设备的布局对发电系统进行合理化配置和经济化要求。中国在2004年，风光互补发电系统产业化有了重大突破，并网运行的风光互补示范站—华能南澳风光互补发电投入运行。2004到2010中国有数家风光互补联合发电示范工程在青藏、甘肃等地建设并投入使用，规模逐渐扩大。
风光互补发电应用范围广泛、优点更多。能够保证相同供电环境下，电池容量减少；利用两种能源的互补性，可以获得稳定的电流输出；互补发电基本可以满足系统供电，减少传统发电设备的利用，提高经济效益和环境效益。在边远地区，利用风光互补发电技术解决了地区供电问题，提供便宜又适应的电力服务，促进边远地区的经济发展；现已经开发的道路照明风光互补led小区照明、景观照明和智能化路灯等极大的便利了人们的生活；太阳能和风能的互补性可以适用于通信基站的供电。风光互补技术已经全面进入人们的生活，成为不可缺少的组成部分。
对风光互补发电进行槽式发电改变，相较于蝶式、塔式的发电有更高的效率，能充分的利用太阳能带来的热能进行汇聚，通过吸热管加温合成油，并利用热交换机和蒸汽驱动涡轮发电机进行二次发电，并设置储热罐，用于热能储存，当遇到恶劣环境时风光发电无法起到作用，这一部分能量释放出来进行备用能源发电，这种新型的联合热能发电和风光互补技术的新型发展系统，是具有广阔的发展前景，虽然中国起步慢，但风光技术的长时间发展，给这个方向的研究提供了理论支持，未来能快速达成大规模商业化投产。
结语
在节能环保低碳生活的主题下，政府政策和研究人员的不断努力，比起单能源发电更加科学、经济、高效的风光互补发电技术不断创新发展，未来通过技术的发展，更好的解决资源有效配置和系统的协调性方面的问题，使其更快的代替传统的电力系统，最终实现市场化和家庭化。
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论文作者:李连义
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年10期
论文发表时间:2019/10/30
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