中国广域范围内大规模太阳能和风能各时间尺度下的时空互补特性研究_刘怡

风能与太阳能发电介绍

太阳能及风能发电介绍 众所周知，地球资源特别是不可再生资源，其供给能力有限，并非取之不尽、用之不竭。全球能源日渐枯竭的21世纪，在经济不断发展同时，能源消耗不断增加，传统能源无以为继，经济发展越来越受制于能源的开发利用，新能源作为一种替代能源，未来能极大的缓解我们能源大量需求，可以保证经济可持续发展。而且在当今社会传统能源产生环境问题越来越严重，危害人类健康和生存环境。新能源的需求越来越迫切了。太阳能和风能作为新能源的代表，越来越受到人们的重视。 传统的发电手段分为三类： 火电：火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出二氧化碳和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。 水电：水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。三峡造成的不利影响依然还是评估当中。 核电：核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。在这次日本的地震中，核电造成的问题能够引起人们的这么强烈的关注，说明了人们对核电安全性的担忧。 这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件： 一是蕴藏丰富不会枯竭； 二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有这几种，太阳能、燃料电池。以及风力发电等。其中，最理想的新能源是太阳能。 太阳能（Solar）是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达 1.05×1018千瓦时，相当于 1.3×106亿吨标准煤，大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。按目前太阳的质量消耗速率计，可维持6×1010年，可以说它是“取之不尽，用之不竭”的能源。 太阳能光伏技术（Photovoltaic）是将太阳能转化为电力的技术，其核心是可释放电子的半导体物质。最常用的半导体材料是硅。地壳硅储量丰富，可以说是取之不尽、用之不竭。太阳能光伏电池有两层半导体，一层为正极，一层为负极。阳光照射在半导体上时，两极交界处产生电流。阳光强度越大，电流就越强。太阳能光伏系统不仅只在强烈阳光下运作，在阴天也能发电。其优点有：燃料免费、没有会磨损、毁坏或需替换的活动部件、保持系统运转仅需很少的维护、系统为组件，可在任何地方快速安装、无噪声、无有害排放和污染气体等。 早在 1839年，法国科学家贝克雷尔（Becqurel）就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。1954 年，美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了光电转换效率为4.5%的单晶硅太阳电池，诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。 此后太阳能光伏产业技术水平不断提高，生产规模持续扩大。在 1990-2006 年这十几年里，全球太阳能电池产量增长了 50 多倍。随着全球能源形势趋紧，

风能和太阳能互补性

风能运行内部相关设计 姓名： 学号：200 学院：电气工程学院 专业：电气工程及其自动化 班级：电气班 教师：（教授）

风能和太阳能互补性 摘要 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，是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×l08 kW，海上风力资源量更大，可开发风能储量绚为7.5×l08 kW。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×l018 kWh，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1.7×104亿吨标准煤，大多数地区年平均日辐射量在4kWh/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。 关键词：风能，太阳能，风光互补

1·风光互补 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。 利用风能和太阳能具有的互补性，开发风光互补发电系统，可以弥补太阳能和风能相互之间的不足，年发电量图如图1所示。

编制“十四五”风电和太阳能发电(光伏发电和热发电)

编制“十四五”风电和太阳能发电（光伏发电和热发电）发 展规划 工作大纲 A1-CS-2019-006 背景 中国可再生能源规模化发展项目（CRESP）是中国政府（GOC）与世界银行（WB）及全球环境基金（GEF）合作开展的可再生能源政策开发和投资项目，该项目的宗旨是在调查我国可再生能源资源和借鉴发达国家可再生能源发展经验的基础上，研究制定我国可再生能源发展政策，支持可再生能源技术进步，建立可再生能源产业体系，逐步实现可再生能源规模化发展，为电力市场提供高效的、商业化的可再生能源电力，替代燃煤发电，减少对我国和全球环境的影响。 CRESP项目计划分三期实施，以便随着行政和监管机构能力的增强，以及随着商业化可再生能源产业的壮大，逐步出台相关政策和配套措施。 为实施CRESP项目的二期，GEF委员会已批准提供2728万美元的GEF赠款，帮助中国政府制定和实施“十三五”规划，通过降低成本，提高能效，理顺发电上网等措施，逐步实现可持续性的商业化可再生能源规模化发展，促进中国政府节能减排目标的实现。 CRESP二期项目的重点包括： 1. 可再生能源政策研究； 2. 可再生能源并网和技术设计； 3. 可再生能源技术进步； 4. 可再生能源试点示范； 5. 能力建设与投资项目支持。 GEF为本项目提供的赠款将由项目办负责管理。 特定背景

面对新的能源形势和气候变化，世界各国都在发展水能、风能、太阳能等可再生能源。加快全球能源转型，实现绿色低碳发展，已经成为国际社会的共同使命。改革开放40年来，从无到有，从落后到赶超，可再生能源跨越式发展已经成为我国能源领域最耀眼的亮点，成为世界节能和利用可再生能源第一大国，中国作为“可再生能源第一大国”的绿色新名片越来越亮，不仅为我国节能减排、经济增长做出了突出贡献，也对全球能源变革产生了重大影响。我国的可再生能源的发展正引领着全球。 在发展可再生能源方面，国家在体制上给予了充分保障，如国家能源局专门成立了新能源和可再生能源司。同时，国家还出台了众多相关法律和政策，包括总量目标、强制上网、分类补贴、专项资金保障等制度，以保障可再生能源消纳。可再生能源产业从无人问津，到形成了全面发展的开发格局。上世纪70年代末，我国开始开展风电并网示范研究，开启了可再生能源产业化道路。与改革开放40年同步，我国风电产业走过了一条不平凡的成长之路。近年来，我国风电建设取得了飞跃式发展，装机容量稳居世界第一。 2018年，全国风电新增并网装机2059万千瓦，继续保持稳步增长势头。按地区分布，中东部和南方地区占比约47%，风电开发布局进一步优化。到2018年底，全国风电累计装机1.84亿千瓦，按地区分布，中东部和南方地区占27.9%，“三北”地区占72.1%。全国风电发电量3660亿千瓦时，同比增长20%；平均利用小时数2095小时，同比增加147小时；风电平均利用小时数较高的地区中，云南2654小时、福建2587小时、上海2489小时、四川2333小时。 近年来，风电发展迅速，但由于资源富集地与电力消费地不匹配、技术因素以及体制障碍导致的新能源消纳难、并网难仍是困扰行业发展的难题。目前，一方面是政府大力扶持新能源建设，另一方面却是大量的弃风现象，风能发电有较多无处可用的尴尬境地。2018年，全国风电弃风电量277亿千瓦时，同比减少142亿千瓦时，全国平均弃风率为7%，同比下降5个百分点，继续实现弃风电量和弃风率“双降”。大部分弃风限电严重地区的形势进一步好转，其中吉林、甘肃弃风率下降超过14个百分点，内蒙古、辽宁、黑龙江、新疆弃风率下降超过5个百分点。弃风主要集中在新疆、甘肃、内蒙古，新疆弃风电量、弃风率分别为107亿千瓦时、23%；甘肃弃风电量、弃风率分别为54亿千瓦时、19%；

风光互补发电

风光互补发电系统 概述 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 风光互补发电系统的发展过程及现状 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件。 hybrid2本身是一个很出色的软件，它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行，根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。但是hybrid2只是一个功能强大的仿真软件，本身不具备优化设计的功能，并且价格昂贵，需要的专业性较强。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐

太阳能与风能技术方案

监控系统 太阳能、风能互补供电系统技术方案

目录 一、系统概述 (1) 二、系统特点 (1) 三、系统组成 (2) 3.1节能及电源控制器 (2) 3.2太阳能电池组件 (3) 3.3蓄电池组件 (3) 3.4风力发电机组 (4) 四、远程监控软件 (4) 4.1实时显示 (4) 4.2查询与统计 (4) 4.3异常报警 (5) 4.4远程设置 (5) 4.5用户管理功能 (5) 五、主要部件技术指标 (6) 5.1太阳能电池组件 (6) 5.2风力发电机组 (7) 5.3蓄电池 (8) 5.4蓄电池保温箱 (9) 5.5节能及电源控制器 (9)

5.6蓄电池防护箱 (11) 六、设备安装 (11)

一、系统概述 目前远程监控及超长距离监控面 临很多挑战，用交流220V供电的话， 首先电缆线成本很高，同时距离不能 太远（一般不超过2km）。其次是交流 供电用的民用市电，经常不是很稳定，容易出现断电或者电压异常等现象。而太阳能供电系统刚好弥补了这些问题，同时也是响应国家节能环保建设低碳经济的号召。 根据本项目的要求，使用1套太阳能风能互补供电系统。太阳能供电选用浙江温州亚奈科技有限公司生产的型号为429型太阳能供电产品，配置太阳能光伏板、800W风机，8节12V/100AH 蓄电池。 二、系统特点 太阳能风能互补系统除具有一般太阳能供电系统的长寿命、无人值守、不间断供电、直流无干扰、低压安全、安装方便等优点外，还具备下述特点： 1.高效蓄能：采用最大功率点跟踪（MPPT）、智能充放电等技 术，从充分利用太阳能、风能和蓄电池电能两方面提高能源利用效率。 2.智能电源管理：根据不同用电设备的特点和重要程度合理 分配电能，采用分步休眠等方式节省电能。 3.精确配置：根据设备功耗、用电特征、工程当地太阳能和

风光互补发电系统设计

5.3.1风光互补发电系统设计 风能和太阳能都具有能量密度低、稳定性差的弱点，并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响．然而太阳能与风能在时间上和地域上一般都有一定的互补性，白天太阳光最强时，风较小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强．在夏季，太阳光强度大而风小；冬季，太阳光强度小而风大。太阳能发电稳定可靠，但目前成本较高，而风力发电成本较低，随机性大，供电可靠性差。若将两者结合起来，可实现昼夜发电．在合适的气象资源条件下，风光互补发电系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛的应用．如图5.1为某地10 月份某日典型的太阳能和风资源分布，因此采用风光互补发电系统，可以弥补风能和太阳能间歇性的缺陷。 图5.1 某地10 月份典型日太阳能和风能资源分布图风光互补发电的优势： （1）利用风能和太阳能的互补性，弥补了独立风电和独立光伏发电系统的不足，可以获得比较稳定的和可靠性高的电源。 （2）充分利用土地资源。 （3）保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量。 （4）对系统进行合理的设计和匹配，可以基本上基本上由风光互补发电系统供电，获得较好的经济效益。 5）大大提高经济效益。

风光互补发电系统主要组成部分（1）发电部分：由一台或者几台风力发电机和太阳能电池阵列构成风—电、光—电发电部分，发电部分输出的电能通过充电控制器与直流中心完成蓄电池组自动充电工作。 （2）蓄电部分：蓄电部分主要作用是将风电或光电储存起来，稳定的向电器供电。蓄电池组在风光互补发电系统中起到能量调节和平衡负载两大作用。 （3）控制及直流中心部分：控制及直流中心部分由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成，完成系统各部分的连接、组合及对蓄电池组充放电的自动控制。控制及直流中心具体构成参数由最大用电负荷与日平均用电量决定。 （4）供电部分：供电部分不可缺少的部分是逆变器，逆变器把蓄电池储存的直流电转换为交流电，保证交流负载的正常使用。同时，还有稳压功能，以改善风光互补系统的供电质量。 图5.2 风光互补发电系统 设计一个完善的风光互补发电系统需要考虑多种因素．如各个地区的气候条件，当地的太阳辐照量情况，太阳能方阵及风力发电机功率的选用，作为储能装置蓄电池的特性等．因此，必须选择建立一些先进的数学模型进行多种计算，确定合理的太阳能电池方阵和风力发电机容量，使系统设计最优化． 数学模型计算 1.蓄电池容量计算 蓄电池的容量C 通常按照保证连续供电的天数来计算：

风能太阳能互补发电系统

风能太阳能互补发电系统 【摘要】在当前可利用的几种可再生能源中，风能和太阳能应用比较广泛。利用它们在多方面的互补性，可以建立起更加稳定可靠、经济合理的能源系统——风光互补发电系统。本文分析了该系统的优势，并对该系统内的主要部分进行了分析，论述了该系统的具体功能。总之，无论怎样的环境或者用电需求，风光互补发电系统都可作出最优化的系统设计方案。 【关键词】风电；风光互补发电 一、引言 在当前可利用的几种可再生能源中，风能和太阳能是目前利用比较广泛的两种。同其它能源相比，风能和太阳能有着其自身的优点，但也存在着一些弊端：⑴不论是风能还是太阳能都是一种能量密度很低的能源，给推广利用带来了困难。⑵能量稳定性差，不论风能还是太阳能，都随天气和气候的变化而变化。虽然各地区的太阳辐射和风力特性在一较长的时间内有一定的统计规律可循，但是风力和日照强度无时无刻都在不断地变化。不但各年之间有变化，甚至在短时间内还会出现无规律的脉动。这种能量的不稳定性都对这两种能源的开发和利用带来了困难。但是将风能、太阳能综合利用，充分利用它们在多方面的互补性，可以建立起更加稳定可靠、经济合理的能源系统。 二、风光互补发电的提出 太阳能和风能是最普遍的可再生能源，而且两者在时间变化分布上有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，到了晚上，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能有所加强：在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补性为风光互补发电系统的建立提供了很好的条件与保障。 当风能、太阳能单独用于发电系统时，由于风能、太阳能的稳定性较差，为了能够提供连续稳定的能量转换输出，无论是光伏供电系统还是风力发电系统，都需要引入能量存储环节用以调节系统运行过程中的能量供需平衡。虽然风电和光电系统通过引入蓄电池储能设备后能够稳定供电，但系统每天的发电量受天气的影响很大，会引起系统的供电与用电负荷的不平衡，从而导致蓄电池组处于亏电状态或过充电状念，长期运行会降低蓄电池组的使用寿命，增加系统的维护投资。考虑到风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节可以通用，所以建立风光互补发电系统在技术应用上成为可能，同时可以减少储能设备——蓄电池的设计容量，一定程度上消除了系统电量的供需不平衡，从而即降低了系统初投资也减轻了系统维护工作量。因此，风光互补发电系统是一种合理的独立供电系统。 三、风光互补发电系统 风光互补发电系统的结构如图3-1所示。整个系统由能量产生环节、能量存储环节、能量消耗环节三部分组成。能量的产生环节又分为风力发电和光伏发电部分，分别将风力、日照资源转化为电力能源；能量的存储环节由蓄电池来承担，如前文所述，引入蓄电池的主要作用就是为了尽量消除由于天气等原因引起能量供应和需求的不平衡，在整个系统中起到能量调节和平衡负载的作用；能量消耗环节就是各种用电负载。另外，基于系统优化设计的考虑，为了增强系统供电的不间断性，可以考虑引入后备柴油机，后备柴油机的选配很大程度上还是根据当地的风力、日照资源条件确定的。一般情况下，适当地增大风力机、光伏阵列或

太阳能风光互补发电系统

太阳能风光互补发电系统 1.问题的提出 如何解决能源危机问题，已经成为全球关注的热点。节能和环保已成为当今世界的两大主题。在当前可利用的几种可再生能源中，太阳能和风能是应用比较广泛的两种。风光互补发电控制系统是为了弥补传统电力的不足而设计的独立发电设备。它是由太阳能电池组件与风力发电机配合而成的一个系统，通过微型计算机的远程控制，并实现了免维护的功能。 2.风光互补发电系统的现状 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。 目前国内进行风光互补发电系统研究的大学，主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究：风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。目前中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计，在匹配计算方面有着领先的地位，而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。 3.一个设计好的太阳能风光互补发电的设计框图结构 该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。

风光互补发电系统简述

风光互补发电系统 摘要：风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统。本文通过对风光互补发电系统的动力来源-风能和太阳能资源的初步调研，分析了风光互补发电系统的优势，并总结了国外风光互补发电系统的研究现状，对其基本的工作原理进行了阐述。最后对举例说明了风光互补发电系统的应用前景。 关键词：风光互补，现状，工作原理，应用前景 1.引言 能源是人类社会发展和进步的物质基础，人类社会的发展和进步离不开优质能源的开发利用和先进的能源技术的不断革新。煤和石油等矿物能源的开发和利用推动了近代工业革命的发展，极改变了人类的生活方式。由于煤、石油、天热气等常规能源的储量是有限的，据估计，地球上煤炭最多可用300年，石油最多可维持40多年，天然气还可以维持50多年，不断爆发的能源危机严重阻碍了人类社会的发展进步。为了缓解不断加重的能源危机，世界各国相继加大了对可再生能源的研究。可再生能源是指除常规能源外的包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等能源资源。 为了降低能耗和解决日益突出的环境问题，全球都投入到了可再生发展能源的热潮之中，全球可再生能源发展取得了明显成效。主要表现在：成本持续下降，市场份额不断扩大，其定位也开始由补充能源向替代常规能源的方向转化。近10年来，全球风力发电市场保持了28％的年均增长速度，太阳能光伏发电的年均增长速度超过30％[1]。 进入新世纪以来，中国的可再生能源利用步入了快速发展的轨道，特别是自2006年可再生能源法实施以来，中国可再生能源已经进入快速发展时期。2009年中国可再生能源在一次性能源消费结构中所占的比例已从2008年的8％提升至9％。根据中国国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，预计到2011

新能源发电 太阳能发电,风能发电的缺点

太阳能发电与风能发电的缺点 一.太阳能发电的缺点 太阳能的能源是来自地球外部天体的能源（主要是太阳能），是太阳中的氢原子核在超高温时聚变释放的巨大能量，人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。 我们生活所需的煤炭、石油、天然气等化石燃料都是因为各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来后，再由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。 太阳能发电缺点 1.光电转化率很低。 我们大家都知道，太阳光电池主要功能在将光能转换成电能，这个现象称之为光伏效应。但是这就使得我们在选取太阳能电池板原材料的时候，产生了众多不便的因素。要求我们必须考虑到材料的光导效应及如何产生内部电场。不仅要吸光效果，还需要看它的光导效果。所以材料的选取对于光伏发电来说是一项很大的约束。必须充足了解太阳光的成分及其能量分布状况，从目前太阳能发展的情况来看，材料的选取仍旧是个待提高的突破点。即使在非常高效的材料下进行光电转换，它的效率仍然很低。据2008中国能源投资论坛中最新报告可知，上海市纳米专项基金的支持下，经过3年多实验与探索，已经研制出一块新型仿生太阳能电池。它的光电转化效率已超过10%，接近11%的世界最高水平。从数据我们能够看出，11%这个极低的水准却是目前世界上无法逾越的高度。因此，太阳能光伏发电的转换效率低，依旧是国家乃至世界研究组一直以来希望妥善解决的问题。 2.光伏发电需要很大的面积。 也许我们不会太在意这个问题。但是从目前的实际状况来看，以单晶硅或多晶硅为主要原料的太阳能电池板正越来越多地点缀于城市建筑的屋顶、墙壁，成为一座座所谓“清洁无污染”的太阳能电站。然而，在这种被称为“绿色电站”的身后，却“隐藏”着一系列高能耗、高污染的生产过程。即使作为第三代太

风光互补发电控制系统的研究与开发

风光互补发电控制系统的研究与开发 风力发电和太阳能发电是当前世界上最先进的绿色环保发电技术，他们从开发到实用的今天成了为世界未来发展绿色能源的主要方向。风力发电和太阳能发电依然存在着各自的不足，但通过资源整合和技术利用的前提下，能够通过风光互补发电技术达到一定的互补、互相融合的发电目标，能够提供更高更稳定的电能，增加发电厂的经济效率，通过介绍风光互补发电系统的资源利用情况、系统的组成和分布，分析出利用风光互补技术能够进一步发展未来的绿色发电前景。 标签：风能；太阳能；风光互补发电 随着能源资源的不断消耗，全世界距离资源枯竭已经越来越近，人们为了能够保证资源不受到的限制，不得不去研发更多的新型能源-核能。日本的核电站事故已经在告诫世人，核能是一种危险的临界能源。因此，不少研究者的目光开始聚集到绿色环保能源--风能和太阳能。 风能和太阳能是目前最具有开发价值的资源，他们属于可再生能源取之不尽用之不竭，但由于风能和太阳能的技术依然受到地点和天气的限制，他们很难实现全面替代核能。因此研究者开始在两者的应用过程中考虑将其结合起来，采用风光互补发电控制技术，将发电技术提升到一个新的水平，保证基本稳定的供电需求。 1 风光互补发电系统的资源利用 我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。而我国的风能主要存贮是在于新疆、西藏等高原地区，在那些缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带。同时那些区域也是阳光照射最多的区域，那些地方的植物、植被受到阳光照射是全国最大的区域，在这些区域开发风光互补发电控制系统，将大有可为。 因此，在风光互补发电场选址过程中应做好风能、太阳能资源的勘测统计工作，掌握当地风能、太阳能资源和其他天气及地理环境数据，选取风能、太阳能资源丰富的地域开发建设，以保证风能、太阳能资源的合理利用。 2 风光互补发电系统分析 所谓风光互补发电系统主要是将风电系统和光电系统相互结合的供电系统，它是由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，该系统具备有风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。 2.1 风力发电部分

风力和太阳能光伏发电现状及发展趋势

张伯泉等：风力和太阳能光伏发电现状及发展趋势第６期新能源 风力和太阳能光伏发电现状及发展趋势 张伯泉，杨宜民 （广东工业大学自动化学院，广东广州 ５１００９０） 摘要：阐述风能和太阳能是丰富清洁的可再生能源，风力发电和太阳能光伏发电是重要的后续能源，将 为能源结构调整和环境保护做出巨大贡献。介绍国内外风能与太阳能资源，分析国内外风力及太阳能光伏发电现状，论述其发展趋势及需要解决的问题。针对风能与太阳能的特点，指出风力与太阳能互补发电比单一发电方式更优越，并介绍风力与太阳能光伏互补发电的研究现状及进一步发展所要做的努力。关键词：风力发电；太阳能发电；风力／光伏互补发电中图分类号：ＴＫ８；ＴＫ５１１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－９６４９（２００６）０６－００６５－０５ 收稿日期：２００６－０３－１４ 基金项目：国家自然科学基金资助项目（６０５３４０４０）；广东省自然科学基金资助项目（０５００１８１９） 作者简介：张伯泉（１９７４－），男，山东沂水人，博士研究生，从事智能控制、风力／光伏互补发电能量管理控制的研究。 Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｂｑ－０１＠１６３．ｃｏｍ １风力发电的现状与发展趋势 风能资源是指在量和质上可供人类开发利用的 风能。根据荷兰和美国对风能资源的研究，全球每年可利用的风能总量约为５３ＰＷ?ｈ［１］。 １．１国外风力发电的现状与发展趋势１．１．１风电装机容量 近几年装机容量保持了快速的增长，１９９５—２００４年，平均年增长速度为３０％左右。２００４年末， 全球风机累计装机容量已达４７．６１ＧＷ。到２００５年 末，世界风电装机容量的估计值是５８．１２ＧＷ［２］。表１是世界风电装机容量发展状况［２￣４］。 ２００３年，欧洲风能协会和绿色和平组织在《风力１２——— 关于２０２０年风电达到世界电力总量１２％的蓝图》中预测２０２０年全球的风力发电装机将达到 １２３１ＧＷ，风力发电量将占全球发电总量的１２％［３］。 １．１．２风机单机容量及单位装机成本 ２０世纪８０年代中期，风机主力机型的容量为５５ｋＷ。到２００４年，全球风机平均单机容量达到 １．３ＭＷ，主力机型已是兆瓦级。目前，最大的风机是 德国ＲＥｐｏｗｅｒ公司于２００５年２月生产投运的 ５ＭＷ的风力发电机［５］。 世界观察研究所的资料显示，风力发电机的 装机成本随着风机单机容量的增长已从１９８１年的 ２６００美元／ｋＷ降到２００３年的７５０美元／ｋＷ。发展大容量、大功率风机是今后风机发展的一个趋势［６］。目前，低于６００ｋＷ的风机几乎不再生产。 １．１．３风电价格 风力发电技术日臻成熟，风电价格不断下降，已从１９８０年的约３２美分／（ｋＷ?ｈ）降到２００３年的约５美分／（ｋＷ?ｈ），一些美国电力公司的风电优惠售价已降到２．０￣２．５美分／（ｋＷ?ｈ）［７］。据专家估计，２０２０年以后风力发电成本的平均竞争力可达到洁净煤发电厂的水平［２］。 １．１．４风电技术 国外风电技术的现状有以下几大特点：（１）风机风轮叶片的变速调节能使风机跟踪最佳功率曲线；（２）无刷双馈电机具有可靠的无刷结构、 多种运行模式及良好的运行性能；（３）交－交矩阵变换器变流效率高，输出的波形稳定，电能质量好，适合变速恒频风力发电的频率控制；（４）直驱式传动系统噪声低，机组体积小，维护成本低，机组寿命长；（５）异步发电机软并网、同步发电机经变频器并网及高压发电机直接并网能够保证并网的可靠性，减小对电网的干扰；（６）智能控制的鲁棒性、变结构及自寻优等特点使它能够克服变参数与非线性因素的影响，适合风力发电机组的控制，是未来风电机组的主要控制方法。 表１ 世界风机累计装机状况 Ｔａｂ．１Ｔｈｅａｃｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓｗｏｒｌｄｗｉｄｅ ｆｒｏｍ１９９５ｔｏ２００５ ＧＷ 年份１９９５１９９６１９９７１９９８１９９９２０００２００１２００２２００３２００４ ２００５（估计） 累计装 机容量 ４．９０６．０７７．８０９．６９１３．４５１７．８０２４．３９３１．１２３９．２９４７．６０５８．１２ 中国电力 ＥＬＥＣＴＲＩＣＰＯＷＥＲ 第３９卷第６期２００６ 年６月Ｖｏｌ．３９，Ｎｏ．６ Ｊｕｎ．２００６ ６５ w w w .s i m o s o l a r .c o m

风能-太阳能在城市建设中的应用

风能,太阳能在城市建设中的应用 俞红鹰 一、概述 在十届人大四次会议的政府工作报告中，温总理提出了建设资源节约型社会，发展循环经济的任务和政策措施，这标志着我国进入了可持续发展的新阶段，这也为可再生能源产品在城市建设中应用创造了机遇。 在当今社会，人们的生活已表现为对一次性能源的过度依赖，在二十一世纪，人类能否保持可持续地发展，关健在于能否摆脱对传统能源消费方式的依赖。清洁的可再生能源的发展将直接关系到人类社会可持续发展的进程。 在城市建设中应用可再生能源产品是促进可再生能源产业发展最有效的手段，也是对全社会普及再生能源知识最有效的宣传，还是城市生活中节约能源最有效的方式，更是促进可再生能源应用技术进步最有效的途径。 二、可再生能源产品在城市建设中应用的必要性 １、节约能源的需要 改革开放以来，我国经济高速增长，城市建设更是飞速发展，但在迅速发展的城市建设中，忽视了能源节约，在不少项目上造成了能源和资源的浪费。 在城市建设中，很多领域都可以用到太阳能热利用、太阳能光伏发电、风能发电等可再生能源技术，这种利用自然资源的技术，不仅不消耗常规能源，而且不受输配电工程、管道工程等土建工程的制约，对美化城市、简化市政工程难度，节约能源都有非常积极的意义。在城市建设中广泛推广可再生能源产品的应用是非常必要的。 ２、普及可再生能源知识的需要

普及可再生能源知识，对向全社会推广节能、环保的理念有非常积极的意义，对建设资源节约型社会、发展循环经济有积极的促进作用。只有节约能源可以成为日常的意识和行为，采用可再生能源产品成为社会的常识，才能真正保证经济的可持续发展。 城市建设项目中，很多项目与人们的生活贴得很近，在这些项目中采用可再生能源产品，让人们在日常生活中感受可再生能源产品的作用和价值，使人们体验到可再生能源的利用技术离我们的生活很近，并从可再生能源产品的使用中掌握新的知识。可再生能源知识的普及对促进社会的可持续发展很有必要。３、促进可再生能源产业的发展和技术进度的需要 二十世纪八十年代初，我国曾大力发展小型风力发电机，当时这个产业的定位是面向广大偏远的农牧民，但由于政府职能不到位，广大农牧民有需求没有购买力，没能形成合理的市场，产品走低质低价的低端路线，行业的技术进步缺乏保障，整个行业一直没有发展起来。 而太阳能光伏发电行业长期以来一直以邮电通迅等特殊用户为对象，保持了产品的高品质，但产业规模一直不大。到本世纪初，政府采购大大促进了光伏产业的发展，随之而来的欧洲、日本等发达国家的太阳能屋顶计划等促进可再生能源发展的政策更进一步促进了我国光伏产业的发展，但国内市场需求的弱小一直是该行业发展的隐忧。 太阳能热利用技术一开始就把市场定位在城市居民和城市建设项目上，随着产业的技术进步，太阳能热利用产品已发展为一个巨大的产业，成为我国可再能源产业中生产规模最大，从业人数最多的、工业产值最高的行业，而且发展前景越来越好。 从上述三个行业的发展进程可以看出，可再生能源产品的发展是建立在良好的市场环境条件下的，这个市场环境的形成要得到政府的引导和支持。城市建设项目是以政府项目为主导的，在市政项目中大力推广可再生能源产品，不仅有利于建设资源节约型社会，也有利于可再生能源产业市场的有序发展，有利于可再生能源产业发展和技术进步。 三、可再生能源产品在城市建设中应用的可行性 １、技术上的可行性 目前，我国的可再生能源产业已发展到相当规模，其中，太阳能热水器已大规模产业化，并且与建筑物结合的新产品推出更展示出这个行业的巨大发展前景，太阳能热水器为可再生能源在城市建设中的应用

风能及新能源发电技术教案

电气与新能源学院本科教学课程教案 课程名称：风能及新能源发电技术 授课教师：王凌云 开课时间：二O一一至二O一二学年秋季学期

课程基本情况

第一章太阳能及其利用 教学重点：太阳能的主要利用方式，太阳能热发电技术 作业：1.1，1.2，1.5，1.6 主要教学内容： 第一节太阳能概述 一、太阳能利用概述 太阳能量来源：核聚变反应H·H →He ； 太阳辐射到地球的能量：2.5亿桶（158.98L，128-142kg）石油/天；500万t标煤/s ； 风能、水能、海洋能、生物质能、化石燃料等几乎所有的能源均来自太阳； 我国太阳能资源丰富，陆地每年辐射总量3.3×103-8.4×106 kJ/（m2·年），相当于2.4×104亿t标煤，全国总面积2/3以上地区年日照时数大于2000h，日照在5×106kJ/（m2·年）以上； 丰富地区：大兴安岭向西南，经北京西侧，兰州，昆明再折向北到西藏南部，这一条线以西、以北广大地区； 二、太阳能的特点 1、取之不尽、用之不竭；从地球诞生起，太阳已向地球提供能源47亿年，太阳寿命还可有60亿年。 2、清洁、无污染；不会造成环境污染，不影响生态平衡。 3、太阳能能量密度低，并且受地区、昼夜、气候等自然条件限制；即便是晴天中午，每平方米太阳能最多仅1kW。 三、太阳对地球的辐射 1、太阳常数 指的是地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位面积上每秒所接受的太阳辐射能量强度。太阳可视为一个温度为5762K的黑体，经长期实测与推算，太阳常数为1353w/m2。 2、大气质量 到达地面的太阳辐射受大气层厚度的影响，大气层越厚对太阳辐射的吸收、散射、反射越严重，到达地面的辐射能量就越少；而太阳辐射穿过大气层路径的长短与太阳辐射方向有关。 3、太阳辐射在大气层中的衰减 各种气体（臭氧、温室气体、水汽等）、尘埃等对太阳辐射的吸收、反射、散射。太阳辐射能够到达地面的是很少一部分，波长范围在0.29-2.5μm，占太阳辐射能量的95%，其中紫外区（0.3-0.4μm）能量很少，可见光区（0.4-0.76μm）和红外区（0.76-2.5μm）各占50%。 太阳辐射强度的峰值随太阳高度减少向长波方向移动，因此日出和日落时太阳光呈橘（暗）红色。 4、到达地面太阳辐射（日射）的强度 直射（直接接受且方向没有改变）+ 散射（反射和散射，来自半球天空各个方向） 四、太阳辐射的测量 太阳直射强度：太阳光垂直的表面上单位面积单位时间内所接收到的太阳辐射能。 总辐射强度：水平面上单位面积单位时间内所接收到的来自整个半球形天空的太阳辐射能总和，包括直射和散射。 第二节太阳能集热器 太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并转化为热量向工质传热的基本部件。 一、平板型太阳能集热器 （一）概述 平板型集热器属于非聚光型太阳能集热器，特点是：直接采集自然光，其采光面积= 集热面积= 散热面积，因此，一般集热温度较低（小于100℃）。

风力和光伏发电的现状以及发展趋势

风力和光伏发电的现状以及发展趋势 发表时间：2017-08-28T10:36:27.697Z 来源：《电力设备》2017年第12期作者：翟高锋 [导读] 摘要：风能和天阳能都是可再生资源，且十分的环保，太阳能光伏发电和风力发电是以后的重要能源，必定为保护环境和能源结构的调整贡献力量。 （大唐山东清洁能源开发有限公司山东青岛 266100） 摘要：风能和天阳能都是可再生资源，且十分的环保，太阳能光伏发电和风力发电是以后的重要能源，必定为保护环境和能源结构的调整贡献力量。本文对国内外的风力发电和天阳能光伏发电的现状、发展趋势以及国家的优惠政策做出讨论研究。 关键词：风力发电；太阳能发电；趋势 二十一世纪，中国处于世界综合发展的关键位置。无论在政治领域或者是经济领域都占有重要位置，在世界工业化的快速进程中，我国虽然得到了前所未有的发展，但也面临着重大的危机，不断被消耗的能源对社会环境造成了严重影响，这给国家未来的可持续发展造成了重要的阻碍。我国必须做好充分的应战准备，逆流而上，冲破枷锁，迎接挑战，对能源的控制和把握必须提上日程，随时做好能源环境监测工作，并不断的开发新能源。在本文中，笔者将细致的讨论我国风力和光伏发电的现状以及发展趋势，并对发展潜力展开分析。希望能够引起抛砖引玉的效果，为我国的风力和光伏发电的未来发展建言献策。 随着人类社会的高速发展，人们的生活水平在不断提高，各种新技术、新能源不断地被发掘，随之而来的是对电能的消耗越来越大，陈旧的火力发电已经无法满足人们对电力的需求，且火力发电在发电的过程中严重的污染环境，发电的原材料还是不可再生资源，开发可再生性资源或者新能源用以代替火力发电，已经迫在眉睫。人类社会面临着能源危机的挑战，开发新能源，建立健全新能源产业体系对人类社会的发展十分重要。利用风能和太阳能进行发电，不仅不会污染环境，其还有具有资源可再生、地域分布广、储备能量大等特点，备受世界各国的关注。了解风能和太阳能发电的发展现状和趋势，可以为我国风能和太阳能发电技术的研究提供一定的帮助。 一、风力发电的现状与发展趋势 到目前为止，能源恐慌已经成为世界范围内问题，我国做为世界上最大的发展中国家具有当仁不让的责任，面对这些压力，我国把此类问题作为核心在“十二五”期间做了一次深刻的讨论和自我反省。保护能源的可持续发展工作已经被提上日程，最终我们会将一个节能的、生态友好型社会展现给世界人民。结合当前我国的经济发展模式以及产业结构，难度是有的，攻克它需要一段很长的时间，我们需要坚实的理论基础和核心技术作为支撑。新兴产业的出现可以大量的缓解这一矛盾，以新能源、生物医药，新材料、环保材料、节能材料为主的生产企业得到了良好的发展，中央也对这一类型产业加大扶持力度，并提高能源可再生水平，优化产业结构，减少环境污染，降低资源消耗，努力在未来几十年内达到全球最高的新能源开发效率，尤其在风力发电方面。 地球表面的空气压力出现压力差时可以形成一定的风力，空气从高气压地区向低气压地区进行移动时，其产生的动能在太阳光的辐射下，可以转变成风能，风能可以用来发电。目前，利用风能进行发电的技术在不断的走向成熟和完善，利用风能发电可以降低不可再生资源的使用量，降低二氧化碳等温室气体的产生量，也减少了二氧化硫、氮氧化物和粉尘对大气的污染，对生态环境的平衡发展有极大的好处。 （一）世界风力发电的现状和发展趋势 在十九世纪的末期，丹麦人发明了世界上的第一台风力发动机，并成功组建了风力发电站，也是世界上的第一座利用风力进行发电的发电站，随后越来越多的国家开始对风力进行深入的研究，利用风力进行发电的技术也开始成为各国研究风力的研究重点，风能发电的发电机组、价格、技术、政府政策等方面也到了了不断的发展和完善。 （1）装机容量的发展 随着利用风力进行发电的技术不断的发展和完善，大型的、商品化的风电机组单机容量开始不断的增大，由开始的五十五千瓦渐渐发展到两千千瓦，尤其是德国、美国、丹麦、西班牙、印度、意大利等国家，在研究电装机容量的技术方面处在世界的领先位置。世界上，欧洲国家是研发风电装机容量大小的主力军，而德国则位于世界第一位，其国家的主要发电形式就是风力发电。 （2）风机单容量的发展 风力发电机的单机容量和它的造价有着很大的关系，风机的单机容量越大其造价就越低。发达国家为了获得更大的经济收益，风机功率的研究趋势已经趋向大型化，尤其是主力机型，已然达到了兆瓦的级别。 （3）风电技术的发展 风力发电的技术在空气动力学、信息技术、新材料技术等高科技迅速发展的催动下，得到了良好的发展和改善。在利用风能发电的发电机组技术中，主要的科学技术是功率的调节，进行功率调节的主要方式为主动失速调节、定桨距失速调节、变桨距调节、变速调节等。 （4）风电发展的优惠政策 国家西部地区有较为丰富的能源，加之人口密度小，土地广阔，是建立太阳能、风能电厂的绝佳位置，这对于改变区域经济结构是难得的优势，国家必须以此为重要的战略基地，大力发展区域经济，以风能、太阳能等清洁能源为主要发展方向，确立发展目标，并进行大力扶持，保证国家能源安全，高度重视新能源和可再生能源的开发，使区域经济结构不断得到优化。且风能具有无污染、可再生的特点，对生态环境和温室效应有很好的改善效果，在发电方面有着不可取代的优势。为此，世界各国都对其开发有一定的优惠政策。例如，欧洲的许多国家为风电企业开放了一定的优惠政策，鼓励私人进行风电产业的投资、风电企业私有化与合营化，促进了风力发电的飞快发展。 （二）我国电力发电的现状和发展趋势 由于我国风力发电技术的研究始于二十世纪五十年代的后期，研究的时期过晚，最开始也仅是在草原、海岛等地方建立了只能单独运行的、功率低的、小型的风电装置，之后的很长的一段时间内，我国风力发电技术的发展情况为基本停滞不前，直到七十年代的后期，世界各国都对风能发电表示高度重视，我国才对风力发电开始不断关注和深入研究。 （1）风电场的建造 我国在二十世纪八十年代的后期开始在海南地区建造风电场，海南风电场建立的第二年，第一个并网运行的风力风电场在山东建造成功。随后我国在南部、西北部以及东部都建造了大量的风电场。