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风光伏互补发电系统的认知

任务导入

太阳能和风能在时间和地域上都很强的互补性，阳光最强时一般风很小；而在晚上没有

阳光时，由于温差比较大，空气的流动导致风的形成。在晴天太阳比较充足而风会相对较少，

在阴雨天气的时候，阳光很弱但是阴雨天气会伴随着大风，风资源相对较多。两者之间具有

较强的风光的互补特性，利用此特性设计的风光互补发电系统，实现了无缝隙供电。

一、相关知识

学习情境1风光互补系统概述

（一）风能和太阳能

风能和太阳能的利用和发展已有三千多年的历史，是一门古老而又年青的科学、实用而

又和生活关系密切的科学、可再生而又能保护环境的科学、现时又为可持续发展的科学、一

次投资可多年受益的产业。在众多新能源领域中，风力发电和太阳能发电的开发和利用被首

当其冲优先发展，是当今国际上的一大热点，因为风能和光能的利用，是不用开采、不用运

输、不用排放垃圾、没有环境污染的技术，是保护地球、造福子孙后代的百年大计工程。

风能和太阳能都是清洁、储量极为丰富的可再生能源。我国幅员辽阔，风能资源丰富，

据估算，我国陆地可开发风能储量约为2.5×l08kW，海上风力资源量更大，可开发风能储

量约为7.5×l08kW。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05xl018kW．h，相当于1.3×

106亿吨标准煤。中国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年1.7×l04亿吨标准煤，大多

数地区年平均日辐射量在4kW．h/m2以上。风能和太阳能的应用方式多种多样，其中用于发

电是最常见也是最重要的形式之一。

风能、太阳能都是无污染的、取之不尽用之不竭的可再生能源，小型风力发电系统和

太阳能光电系统在我国已得到初步应用。这两种发电方式各有其优点，但风能、太阳能都是

不稳定的，不连续的能源，用于无电网地区，需要配备相当大的储能设备，或者采取多能互

补的办法，以保证基本稳定的供电。太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性，我

国属季风气候区，一般冬季风大，太阳辐射强度小；夏季风小，太阳辐射强度大，在季节上

可以相互补充利用。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表

温差变化大而使风能加强。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有

风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电，比单用风能和太阳能更经济、

科学、实用。风能和太阳能各有优劣，除去地理自然环境限制之外，就成本而言，风机制造

成本只是太阳能电池的1／5，二者结合，可以适当互补，太阳能和风能在时间上和季节上

的互补性，使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是一种高性

能的独立电源系统。

图3-1风光互补发电系统

风能和太阳能可独立构成发电系统，也可组成风能和太阳能混合发电系统，如图3-1，

即风光互补发电系统，采用何种发电形式，主要取决于当地的自然资源条件以及发电综合成

本，在风能资源较好的地区宜采用风能发电，在日照丰富地区可采用太阳能光伏发电，一般

情况下，风能发电的综合成本远低于太阳能光伏发电，因而在风能资源较好地区首选风能发

电系统。近年来由于风光互补发电系统具有资源互补性、供电安全性、稳定性均好于单一能

源发电系统，且价格居中而得到越来越广泛地应用。

（二）风光互补发电技术

所谓风光互补，简而言之，是指将风力发电和光伏发电组合起来构成发电系统。在新

能源领域的研究者和投资者看来，利用太阳能电池将太阳能转换成电能的光伏发电系统，虽

然清洁，但造价相对高，且受日照时间影响；而风电系统虽然系统造价低，运行维护成本低，

但质量可靠性也相对较差。将两者相结合，却能互补所短，各扬所长。然而，风光互补发电

技术并不是简单地将风能和太阳能相加就可以，其间还涉及一系列复杂的技术数据与工艺流

程。在风光互补发电技术的推广应用中，竞争的关键是综合配置能力。寻找最佳匹配方案需

做大量的研究工作，反复推算、演示，进行市场摸排，选配组件、组装等，以构成最佳匹配

的方案，实现风能和太阳能的无缝对接，有光照的时候通过太阳能电池将光能转换为电能，

有风的时候利用风机发电，二者均无的时候，负载可以利用蓄电池储备的电能工作。

风光互补发电技术整合了中小型风电技术和太阳能光伏技术，综合了各种应用领域的新

技术，其涉及的领域之多、应用范围之广、技术差异化之大，是各种单独技术所无法比拟的。

风能和