新能源互補發(fā)電系統(tǒng)是由風力發(fā)電機組和太陽能發(fā)電機組構(gòu)成的新型發(fā)電系統(tǒng)，通過控制器、逆變器及蓄電池等設(shè)備實現(xiàn)電能生產(chǎn)，分為電能產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換控制及存儲消耗模塊系統(tǒng)通過優(yōu)化風機與光伏陣列容量配比，可組成獨立、并網(wǎng)或微電網(wǎng)混合發(fā)電模式，經(jīng)容量優(yōu)化配置后能夠完全替代柴油機實現(xiàn)環(huán)保供電，適用于通信基站、道路照明及偏遠地區(qū)供電該系統(tǒng)概念起源于20世紀80年代國際學界對風光資源互補性的研究，丹麥學者于1981年提出混合利用技術(shù) [1]。典型案例包括浙江舟山東福山島微電網(wǎng)工程當前系統(tǒng)采用混合儲能單元容量優(yōu)化技術(shù)，通過改進模擬退火粒子群算法降低投資成本 [6]。主要挑戰(zhàn)包括棄風現(xiàn)象及小型風力發(fā)電機可靠性問題

近年來，隨著我國經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，人們對能源的需求量持續(xù)增長，傳統(tǒng)化石能源如煤炭、石油、天然氣等的燃燒使用，給人們賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞。20世紀初期，英國倫敦“霧都”的形成和當前我國大范圍霧霾天氣的出現(xiàn)，燃煤等化石能源的大規(guī)模利用是主因。因此，人們開始普遍關(guān)注對環(huán)境有保護作用的相關(guān)措施，可再生新能源風能、太陽能的合理開發(fā)與應(yīng)用可減少化石能源的消耗，無論從緩解能源危機，消除環(huán)境污染，保護人類生存環(huán)境還是從經(jīng)濟社會長期穩(wěn)定發(fā)展來看，這個措施無疑對我國乃至世界有著極其重要的現(xiàn)實意義:

用潔凈的可再生新能源替代常規(guī)化石能源，不僅是人類的美好愿望，也是能源發(fā)展的必然趨勢。

21世紀電力的需求日益增長，它已成為人們生活中必不可少的一部分，同時也帶動著我國的經(jīng)濟發(fā)展。因此，電力的需求會引領(lǐng)我們進入一個可再生能源利用的電氣化時代。在1992年“世界環(huán)境與發(fā)展大會”以后，可再生能能源的合理開發(fā)利用問題，受社會可持續(xù)發(fā)展需求的推動，進一步被提到了人類發(fā)展戰(zhàn)略的高度，受到了各個國家的高度重視。據(jù)報道統(tǒng)計，社會資本投資重點轉(zhuǎn)向可再生能源，139個新興經(jīng)濟體的社會資本參與投資，2016年，項目總數(shù)相對穩(wěn)定在124個，其中可再生能源的項目占比達59%，僅太陽能項目占到所有能源投資項目的1/3以上(

數(shù)據(jù)來源: 世界銀行的社會資本參與基礎(chǔ)設(shè)施數(shù)據(jù)庫簡報)，而在當前可利用的可再生新能源中，用于發(fā)電的風能、太陽能，具有取之不盡，用之不竭，就地取材，環(huán)保，資源豐富等優(yōu)點，它們已經(jīng)成為此領(lǐng)域中開發(fā)利用水平最高，技術(shù)最成熟，應(yīng)用最廣泛，具有商業(yè)化發(fā)展條件的新型能源。但單獨的風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電都在資源利用上存在缺陷:

在季節(jié)性方面，夏季日照輻射強風力較弱，冬季風力強日照輻射較弱;在時間性方面，白天有光照輻射，風力較小，晚上無光照輻射，風力較強。因此綜合考慮太陽能和風能在季節(jié)性、時間性等多方面資源的互補而建立起來的風光互補發(fā)電系統(tǒng)是一種經(jīng)濟合理的供電方式。風光互補發(fā)電系統(tǒng)是一種多能互補、經(jīng)濟高效、環(huán)保、無污染的能源供電系統(tǒng)，再加以科學的管理和運行控制，可以獲得最佳的利用效益，推動我國電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，滿足人們的日常生活用電需求。從20年代至今，由太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、風力發(fā)電系統(tǒng)到將兩者結(jié)合形成的風光互補發(fā)電系統(tǒng)，與之相關(guān)方面的研究與應(yīng)用一直處在不斷完善與探索的過程中，理論與實踐的結(jié)合，使得風光互補發(fā)電技術(shù)越來越規(guī)?；貪B透于人們的生活中，同時在電力系統(tǒng)中發(fā)揮著不可替代的地位

風光互補發(fā)電系統(tǒng)，一種集風力發(fā)電與太陽能發(fā)電于一體的綠色能源解決方案，通過太陽能電池方陣和風力發(fā)電機(將交流電轉(zhuǎn)化為直流電)的協(xié)同作用，將產(chǎn)生的電能高效存儲于蓄電池組中。當用戶需要電力時，逆變器會將這些直流電轉(zhuǎn)化為交流電，并通過輸電線路穩(wěn)定地輸送到用戶負載處。這一系統(tǒng)充分利用了風力和太陽能的雙重資源，為未來綠色能源的發(fā)展提供了新的選擇。

風光互補發(fā)電系統(tǒng)涵蓋了風力發(fā)電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器以及交流直流負載等多個關(guān)鍵組件。該系統(tǒng)巧妙融合了風能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)，同時配備了智能控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的電力輸出。

在風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，風力發(fā)電部分通過風力機將風能轉(zhuǎn)化為機械能，再經(jīng)由風力發(fā)電機將機械能高效轉(zhuǎn)換為電能。這一過程由控制器精準調(diào)控，確保蓄電池得到恰當充電，并通過逆變器為負載提供穩(wěn)定的電力。同樣，光伏發(fā)電部分則利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能高效轉(zhuǎn)化為電能，同樣經(jīng)過控制器對蓄電池進行充電，并通過逆變器將直流電穩(wěn)定轉(zhuǎn)換為交流電供負載使用。

此外，系統(tǒng)中的逆變器負責將蓄電池中的直流電轉(zhuǎn)化為標準的220v交流電，以滿足交流電負載設(shè)備的需求。它還具備自動穩(wěn)壓功能，有效提升了風光互補發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。而控制部分則根據(jù)日照強度、風力大小及負載的變化情況，智能切換和調(diào)節(jié)蓄電池組的工作狀態(tài)，確保電力供應(yīng)的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

值得一提的是，風光互補發(fā)電系統(tǒng)在運行模式上具有顯著優(yōu)勢。它可以根據(jù)風力和太陽輻射的變化情況，靈活地在三種模式下切換：風力發(fā)電機組單獨供電、光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨供電以及風力發(fā)電機組與光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合供電。這種靈活性使得風光互補發(fā)電系統(tǒng)在穩(wěn)定性、可靠性以及經(jīng)濟效益方面均表現(xiàn)出色。

風光互補離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的工作原理如下：風力發(fā)電：風力發(fā)電機捕獲風能并將其轉(zhuǎn)換為機械能，然后通過發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)換為電能。這部分電能經(jīng)過整流器轉(zhuǎn)換為直流電后，通過智能控制器對蓄電池進行充電，或直接對直流負載供電，也可經(jīng)過逆變器對交流負載供電。光伏發(fā)電：太陽能電池板在太陽光的照射下將光能轉(zhuǎn)換為電能，產(chǎn)生直流電。這部分電能同樣通過智能控制器對蓄電池進行充電，或直接對直流負載供電，也通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對交流負載供電。智能控制：智能控制器根據(jù)日照強度、風力大小及負載的變化，協(xié)調(diào)風力發(fā)電機組、光伏陣列的最大功率跟蹤，以及實現(xiàn)對蓄電池的充放電控制、過充過放保護等功能。

儲能與供電：蓄電池組在風光互補系統(tǒng)中同時起到能量調(diào)節(jié)和平衡負載兩大作用。它將光伏發(fā)電系統(tǒng)和風力發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，以備供電不足時使用。當發(fā)電量不能滿足負載需要時，控制器將蓄電池的電能送往負載，保證了整個系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

風光互補離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)具有以下優(yōu)勢：

環(huán)保節(jié)能：該系統(tǒng)完全利用風能和太陽能進行發(fā)電，不消耗化石能源，不產(chǎn)生污染物排放，符合綠色能源的發(fā)展理念。

獨立供電：系統(tǒng)不依賴電網(wǎng)獨立供電，不受地域限制，適用于偏遠地區(qū)、無電地區(qū)或電力不穩(wěn)定地區(qū)的供電需求。

穩(wěn)定性高：風能和太陽能具有天然的互補性，可以在不同時間和季節(jié)上相互補充，提高系統(tǒng)供電的穩(wěn)定性和可靠性。

經(jīng)濟實用：通過合理配置系統(tǒng)容量和采用先進的控制技術(shù)，可以降低發(fā)電系統(tǒng)的造價和運行成本，提高經(jīng)濟效益。

風光互補離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于道路照明、農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、種植、養(yǎng)殖業(yè)、旅游業(yè)、廣告業(yè)、服務(wù)業(yè)、港口、山區(qū)、林區(qū)、鐵路、石油、部隊邊防哨所、通訊中繼站、公路和鐵路信號站等領(lǐng)域。此外，該系統(tǒng)還可以作為家庭、村莊或區(qū)域的獨立供電系統(tǒng)使用。

隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，風光互補離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)在未來將呈現(xiàn)以下發(fā)展趨勢：

技術(shù)創(chuàng)新：通過引入新技術(shù)、新材料和新工藝等手段提高系統(tǒng)的發(fā)電效率和可靠性。

模塊化設(shè)計：通過模塊化設(shè)計實現(xiàn)系統(tǒng)的快速組裝和靈活配置以滿足不同用戶的需求。

智能化管理：利用物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化管理和遠程監(jiān)控。

應(yīng)用場景拓展：隨著無電地區(qū)、缺電地區(qū)和電力不穩(wěn)定地區(qū)對電力需求的不斷增加以及新能源政策的持續(xù)推動，風光互補離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用場景將進一步拓展。綜上所述，風光互補離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是一種具有廣闊應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿Φ男履茉窗l(fā)電系統(tǒng)。