第一篇：一種基于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

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一種基于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)

作者：郭棟 徐欣 楊根科 田作華 朱青山

來源：《現(xiàn)代電子技術(shù)》2013年第01期

摘 要：針對(duì)遠(yuǎn)程運(yùn)行的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，提出基于視頻監(jiān)控、射頻通信、GPRS傳輸、數(shù)據(jù)庫應(yīng)用及圖形化LabVIEW編程的物聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)各模塊的硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的傳輸流程以及服務(wù)器數(shù)據(jù)庫的配置、客戶端軟件的實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，可實(shí)時(shí)同步測(cè)量顯示風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電過程的各種數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫信息可以為日后的科學(xué)研究提供依據(jù)，為風(fēng)光發(fā)電技術(shù)的改進(jìn)與提高奠定了基礎(chǔ)。關(guān)鍵詞：風(fēng)光互補(bǔ)； 物聯(lián)網(wǎng)； 監(jiān)控系統(tǒng)； LabVIEW

第二篇：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介

一、概述

能源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，在過去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎(chǔ)上的能源體系極大的推動(dòng)了人類社會(huì)的發(fā)展。但是人類在使用化石燃料的同時(shí)，帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞。近年來，世界各國(guó)逐漸認(rèn)識(shí)到能源對(duì)人類的重要性，更認(rèn)識(shí)到常規(guī)能源利用過程中對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞，各國(guó)紛紛開始根據(jù)國(guó)情，治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把可再生、無污染的新能源的開發(fā)利用作為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是利用風(fēng)能和太陽能資源的互補(bǔ)性，具有較高性價(jià)比的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，具有很好的應(yīng)用前景。

二、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展過程及現(xiàn)狀

最初的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，就是將風(fēng)力機(jī)和光伏組件進(jìn)行簡(jiǎn)單的組合，因?yàn)槿狈υ敿?xì)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型，同時(shí)系統(tǒng)只用于保證率低的用戶，導(dǎo)致使用壽命不長(zhǎng)。

近幾年隨著風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大，保證率和經(jīng)濟(jì)性要求的提高，國(guó)外相繼開發(fā)出一些模擬風(fēng)力、光伏及其互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)性能的大型工具軟件包。通過模擬不同系統(tǒng)配置的性能和供電成本可以得出最佳的系統(tǒng)配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作開發(fā)了hybrid2應(yīng)用軟件。hybrid2本身是一個(gè)很出色的軟件，它對(duì)一個(gè)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)進(jìn)行非常精確的模擬運(yùn)行，根據(jù)輸入的互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、負(fù)載特性以及安裝地點(diǎn)的風(fēng)速、太陽輻射數(shù)據(jù)獲得一年8760小時(shí)的模擬運(yùn)行結(jié)果。但是hybrid2只是一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真軟件，本身不具備優(yōu)化設(shè)計(jì)的功能，并且價(jià)格昂貴，需要的專業(yè)性較強(qiáng)。

在國(guó)外對(duì)于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)主要有兩種方法進(jìn)行功率的確定：一是功率匹配的方法，即在不同輻射和風(fēng)速下對(duì)應(yīng)的光伏陣列的功率和風(fēng)機(jī)的功率和大于負(fù)載功率，只要用于系統(tǒng)的優(yōu)化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同輻射和風(fēng)速下對(duì)應(yīng)的光伏陣列的發(fā)電量和風(fēng)機(jī)的發(fā)電量的和大于等于負(fù)載的耗電量，主要用于系統(tǒng)功率設(shè)計(jì)。

目前國(guó)內(nèi)進(jìn)行風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)研究的大學(xué)，主要有中科院電工研究所、內(nèi)蒙古大學(xué)、內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)等。各科研單位主要在以下幾個(gè)方面進(jìn)行研究：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化匹配計(jì)算、系統(tǒng)控制等。目前中科院電工研究所的生物遺傳算法的優(yōu)化匹配和內(nèi)蒙古大學(xué)新能源研究中推出來的小型戶用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)匹配的計(jì)算即輔助設(shè)計(jì)，在匹配計(jì)算方面有著領(lǐng)先的地位，而合肥工業(yè)大學(xué)智能控制在互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用也處在前沿水平。

據(jù)國(guó)內(nèi)有關(guān)資料報(bào)道，目前運(yùn)行的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)有：西藏納曲鄉(xiāng)離格村風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站、用于氣象站的風(fēng)能太陽能混合發(fā)電站、太陽能風(fēng)能無線電話離轉(zhuǎn)臺(tái)電源系統(tǒng)、內(nèi)蒙微型風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)等。

三、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負(fù)載等部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見附圖。該系統(tǒng)是集風(fēng)能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一體的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)。

(1)風(fēng)力發(fā)電部分是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，再通過控制器對(duì)蓄電池充電，經(jīng)過逆變器對(duì)負(fù)載供電；

(2)光伏發(fā)電部分利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對(duì)蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電；

(3)逆變系統(tǒng)由幾臺(tái)逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220v交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備的正常使用。同時(shí)還具有自動(dòng)穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量；

(4)控制部分根據(jù)日照強(qiáng)度、風(fēng)力大小及負(fù)載的變化，不斷對(duì)蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負(fù)載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲(chǔ)。發(fā)電量不能滿足負(fù)載需要時(shí)，控制器把蓄電池的電能送往負(fù)載，保證了整個(gè)系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性；

(5)蓄電池部分由多塊蓄電池組成，在系統(tǒng)中同時(shí)起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載兩大作用。它將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存起來，以備供電不足時(shí)使用。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)風(fēng)力和太陽輻射變化情況，可以在以下三種模式下運(yùn)行：風(fēng)力發(fā)電機(jī)組單獨(dú)向負(fù)載供電；光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨(dú)向負(fù)載供電；風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合向負(fù)載供電。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電比單獨(dú)風(fēng)力發(fā)電或光伏發(fā)電有以下優(yōu)點(diǎn)：

●利用風(fēng)能、太陽能的互補(bǔ)性，可以獲得比較穩(wěn)定的輸出，系統(tǒng)有較高的穩(wěn)定性和可靠性；

●在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲(chǔ)能蓄電池的容量[5]；

●通過合理地設(shè)計(jì)與匹配，可以基本上由風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)供電，很少或基本不用啟動(dòng)備用電源如柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組等，可獲得較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

四、風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用前景

(1)無電農(nóng)村的生活、生產(chǎn)用電

中國(guó)現(xiàn)有9億人口生活在農(nóng)村，其中5%左右目前還未能用上電。在中國(guó)無電鄉(xiāng)村往往位于風(fēng)能和太陽能蘊(yùn)藏量豐富的地區(qū)。因此利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)解決用電問題的潛力很大。采用已達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)有利于加速這些地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高其經(jīng)濟(jì)水平。另外，利用風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)開發(fā)儲(chǔ)量豐富的可再生能源，可以為廣大邊遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村人口提供最適宜也最便宜的電力服務(wù)，促進(jìn)貧困地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。

我國(guó)已經(jīng)建成了千余個(gè)可再生能源的獨(dú)立運(yùn)行村落集中供電系統(tǒng)，但是這些系統(tǒng)都只提供照明和生活用電，不能或不運(yùn)行使用生產(chǎn)性負(fù)載，這就使系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性變得非常差?？稍偕茉椽?dú)立運(yùn)行村落集中供電系統(tǒng)的出路是經(jīng)濟(jì)上的可持續(xù)運(yùn)行，涉及到系統(tǒng)的所有權(quán)、管理機(jī)制、電費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)性負(fù)載的管理、電站政府補(bǔ)貼資金來源、數(shù)量和分配渠道等等。但是這種可持續(xù)發(fā)展模式，對(duì)中國(guó)在內(nèi)的所有發(fā)展中國(guó)家都有深遠(yuǎn)意義。

(2)半導(dǎo)體室外照明中的應(yīng)用

世界上室外照明工程的耗電量占全球發(fā)電量的12%左右，在全球日趨緊張的能源和環(huán)保背景下，它的節(jié)能工作日益引起全世界的關(guān)注。基本原理是：太陽能和風(fēng)能以互補(bǔ)形式通過控制器向蓄電池智能化充電，到晚間根據(jù)光線強(qiáng)弱程度自動(dòng)開啟和關(guān)閉各類led室外燈具。智能化控制器具有無線傳感網(wǎng)絡(luò)通訊功能，可以和后臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)三遙管理(遙測(cè)、遙訊、遙控)。智能化控制器還具有強(qiáng)大的人工智能功能，對(duì)整個(gè)照明工程實(shí)施先進(jìn)的計(jì)算機(jī)三遙管理，重點(diǎn)是照明燈具的運(yùn)行狀況巡檢及故障和防盜報(bào)警。

室外道路照明工程主要包括：

●車行道路照明工程(快速道/主干道/次干道/支路)；

●小區(qū)(廣義)道路照明工程(小區(qū)路燈/庭院燈/草坪燈/地埋燈/壁燈等)。

目前已被開發(fā)的新能源新光源室外照明工程有：風(fēng)光互補(bǔ)led智能化路燈、風(fēng)光互補(bǔ)led小區(qū)道路照明工程、風(fēng)光互補(bǔ)led景觀照明工程、風(fēng)光互補(bǔ)led智能化隧道照明工程、智能化led路燈等。

(3)航標(biāo)上的應(yīng)用

我國(guó)部分地區(qū)的航標(biāo)已經(jīng)應(yīng)用了太陽能發(fā)電，特別是燈塔樁，但是也存在著一些問題，最突出的就是在連續(xù)天氣不良狀況下太陽能發(fā)電不足，易造成電池過放，燈光熄滅，影響了電池的使用性能或損毀。冬季和春季太陽能發(fā)電不足的問題尤為嚴(yán)重。

天氣不良情況下往往是伴隨大風(fēng)，也就是說，太陽能發(fā)電不理想的天氣狀況往往是風(fēng)能最豐富的時(shí)候，針對(duì)這種情況，可以用以風(fēng)力發(fā)電為主，光伏發(fā)電為輔的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)具有環(huán)保、無污染、免維護(hù)、安裝使用方便等特點(diǎn)，符合航標(biāo)能源應(yīng)用要求。在太陽能配置滿足春夏季能源供應(yīng)的情況下，不啟動(dòng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)；在冬春季或連續(xù)天氣不良狀況、太陽能發(fā)電不良情況下，啟動(dòng)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。由此可見，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在航標(biāo)上的應(yīng)用具備了季節(jié)性和氣候性的特點(diǎn)。事實(shí)證明，其應(yīng)用可行、效果明顯。

(4)監(jiān)控?cái)z像機(jī)電源中的應(yīng)用

目前，高速公路道路攝像機(jī)通常是24小時(shí)不間斷運(yùn)行，采用傳統(tǒng)的市電電源系統(tǒng)，雖然功率不大，但是因?yàn)閿?shù)量多，也會(huì)消耗不少電能，采用傳統(tǒng)電源系統(tǒng)不利于節(jié)能；并且由于攝像機(jī)電源的線纜經(jīng)常被盜，損失大，造成使用維護(hù)費(fèi)用大大增加，加大了高速公路經(jīng)營(yíng)單位的運(yùn)營(yíng)成本。應(yīng)用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)為道路監(jiān)控?cái)z像機(jī)提供電源，不僅節(jié)能，并且不需要鋪設(shè)線纜，減少了被盜了可能，有效防盜。但是我國(guó)有的地區(qū)會(huì)出現(xiàn)惡劣的天氣情況，如連續(xù)灰霾天氣，日照少，風(fēng)力達(dá)不到起風(fēng)風(fēng)力，會(huì)出現(xiàn)不能連續(xù)供電現(xiàn)象，可以利用原有的市電線路，在太陽能和風(fēng)能不足時(shí)，自動(dòng)對(duì)蓄電池充電，確保系統(tǒng)可以正常工作。

(5)通信基站中的應(yīng)用

目前國(guó)內(nèi)許多海島、山區(qū)等地遠(yuǎn)離電網(wǎng)，但由于當(dāng)?shù)芈糜?、漁業(yè)、航海等行業(yè)有通信需要，需要建立通信基站。這些基站用電負(fù)荷都不會(huì)很大，若采用市電供電，架桿鋪線代價(jià)很大，若采用柴油機(jī)供電，存在柴油儲(chǔ)運(yùn)成本高，系統(tǒng)維護(hù)困難、可靠性不高的問題。

要解決長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠地供電問題，只能依賴當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源。而太陽能和風(fēng)能作為取之不盡的可再生資源，在海島相當(dāng)豐富，此外，太陽能和風(fēng)能在時(shí)間上和地域上都有很強(qiáng)的互補(bǔ)性，海島風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是可靠性、經(jīng)濟(jì)性較好的獨(dú)立電源系統(tǒng)，適合用于通信基站供電。由于基站有基站維護(hù)人員，系統(tǒng)可配置柴油發(fā)電機(jī)，以備太陽能與風(fēng)能發(fā)電不足時(shí)使用。這樣可以減少系統(tǒng)中太陽電池方陣與風(fēng)機(jī)的容量，從而降低系統(tǒng)成本，同時(shí)增加系統(tǒng)的可靠性。

(6)抽水蓄能電站中的應(yīng)用

風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站是利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電，不經(jīng)蓄電池而直接帶動(dòng)抽水機(jī)實(shí)行補(bǔ)丁時(shí)抽水蓄能，然后利用儲(chǔ)存的水能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的發(fā)電供電。這種能源開發(fā)方式將傳統(tǒng)的水能、風(fēng)能、太陽能等新能源開發(fā)相結(jié)合，利用三種能源在時(shí)空分布上的差異實(shí)現(xiàn)期間的互補(bǔ)開發(fā)，適用于電網(wǎng)難以覆蓋的邊遠(yuǎn)死去，并有利于能源開發(fā)中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站的開發(fā)至少滿足以下兩個(gè)條件：

●三種能源在能量轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)保持能量守恒；

●抽水系統(tǒng)所構(gòu)成的自循環(huán)系統(tǒng)的水量保持平衡。

雖然與水電站相比成本電價(jià)略高，但是可以解決有些地區(qū)小水電站冬季不能發(fā)電的問題，所以采用風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站的多能互補(bǔ)開發(fā)方式具有獨(dú)特的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，可作為某些滿足條件地區(qū)的能源利用方案。

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用向全社會(huì)生動(dòng)展示了風(fēng)能、太陽能新能源的應(yīng)用意義，推動(dòng)我國(guó)節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)保效益。

總結(jié)

風(fēng)能和太陽能都是清潔能源，隨著光伏發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的日趨成熟及實(shí)用化進(jìn)程中產(chǎn)品的不斷完善，為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)推動(dòng)了我國(guó)節(jié)能環(huán)保事業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會(huì)的建設(shè)。

總之，相信隨著設(shè)備材料成本的降低、科技的發(fā)展、政府扶持政策的推出，該清潔、綠色、環(huán)保的新能源發(fā)電系統(tǒng)將會(huì)得到更加廣泛的應(yīng)用。

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第三篇：戶用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)可行性報(bào)告

戶用風(fēng)力與太陽能光伏互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)

設(shè)計(jì)可行性研究報(bào)告

一、風(fēng)力與太陽能光伏發(fā)電行業(yè)發(fā)展前景分析

風(fēng)力發(fā)電是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，由機(jī)械能冉轉(zhuǎn)換為電能的機(jī)電裝置。利用風(fēng)力帶動(dòng)風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機(jī)將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)能技術(shù)，大約1米/秒的微風(fēng)速度，便可以開始發(fā)電。

光伏發(fā)電是利用單晶硅、多晶硅或非晶硅半導(dǎo)體電子器件光伏效應(yīng)原理有效地吸收太陽輻射能, 并直接轉(zhuǎn)變成電能的發(fā)電方式。

風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電是近年來國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛、最有發(fā)展前景的可再生能源利用技術(shù)。在當(dāng)今化石能源日益減少、生態(tài)環(huán)境遭受破壞的情況下，利用以風(fēng)能、太陽能為代表的清潔、可再生能源，對(duì)于改善現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，緩解能源危機(jī)，實(shí)現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

世界各國(guó)尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家高度重視以太陽能和風(fēng)能為代表的新能源發(fā)展，通過增加財(cái)政投資、減免稅收、電力回購補(bǔ)償?shù)纫幌盗写胧?，鼓?lì)刺激風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展。以太陽能光伏行業(yè)為例，2009年，全球光伏市場(chǎng)累計(jì)安裝量提高了45%，達(dá)到了22.9GW。新增光伏裝機(jī)容量接近5.8GW，增速為46.6%。其中，德國(guó)新增光伏裝機(jī)容量從1.8GW提高到3.8GW，幾乎翻了一番，從2008年41.1%的占比上升為51.7%，居全球第一位。其它國(guó)家也發(fā)展迅速，意大利安裝了711MW，成為第二大市場(chǎng)，捷克和比利時(shí)09年分別安裝了411MW和292MW。歐洲以外的國(guó)家也同樣發(fā)展迅速，日本安裝了484MW，美國(guó)則安裝了470MW，其中包括40MW的離網(wǎng)系統(tǒng)。而風(fēng)電行業(yè)，2009年全球風(fēng)電裝機(jī)總量達(dá)到157900MW．較上年增加了37500MW。歐洲的風(fēng)能發(fā)電發(fā)展最快，其中德國(guó)十分重視風(fēng)電發(fā)展，目前是世界上風(fēng)電技術(shù)最先進(jìn)的國(guó)家。截至2006年底，德國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)到了20 622 MW，占世界風(fēng)電總裝機(jī)容量的1／3以上．德國(guó)風(fēng)力發(fā)電量約占全年總發(fā)電量的6％，居世界第1位．到2010年，德國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到23 000 MW，可提供德國(guó)8％～10％的電力需求，l5個(gè)歐盟成員國(guó)可再生能源生產(chǎn)的電力滿足全部電力需求的22％．

在當(dāng)前階段，風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展很大程度依賴于相關(guān)國(guó)家制定的支持機(jī)制和法案，支持機(jī)制和法案的頒布、更改、增強(qiáng)或削弱都會(huì)對(duì)風(fēng)力發(fā)電、光伏市場(chǎng)和產(chǎn)業(yè)造成深遠(yuǎn)的影響。德國(guó)、日本、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家風(fēng)力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電行業(yè)能有如此迅速的發(fā)展，均得益于相關(guān)國(guó)家有一套成熟的激勵(lì)措施和支持法案，值得指出的是：日本、德國(guó)、西班牙、意大利、韓國(guó)等許多國(guó)家制定的風(fēng)能、太陽能發(fā)電回購補(bǔ)償政策，對(duì)促進(jìn)、鼓勵(lì)民間發(fā)展太陽能光伏、風(fēng)能發(fā)電起到至關(guān)重要的作用。

我國(guó)光伏發(fā)電和風(fēng)能產(chǎn)業(yè)起步于20世紀(jì)70年代，90年代中期進(jìn)入穩(wěn)步發(fā)展時(shí)期，經(jīng)過30多年的努力，已迎來了快速發(fā)展的新階段。2006年至2008年，中國(guó)的新能源市場(chǎng)投資年均增長(zhǎng)率為67％，23.5億美元的投資中大約有60％投向了太陽能領(lǐng)域，其余主要投資到風(fēng)能領(lǐng)域。特別是在“光明工程”先導(dǎo)項(xiàng)目和“送電到鄉(xiāng)”工程等國(guó)家項(xiàng)目及世界光伏市場(chǎng)的有力拉動(dòng)下，太陽能電池及組件產(chǎn)量逐年穩(wěn)步增加，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷爆發(fā)式增長(zhǎng)，已基本形成了涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、封裝、平衡部件、系統(tǒng)集成、光伏應(yīng)用產(chǎn)品和專用設(shè)備制造的較完整產(chǎn)業(yè)鏈。產(chǎn)業(yè)鏈各個(gè)環(huán)節(jié)的專用設(shè)備和專用材料的國(guó)產(chǎn)化加快，許多設(shè)備完全實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化并有部分出口。到2007年底，全國(guó)光伏系統(tǒng)的累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到10萬千瓦（100MW），從事太陽能電池生產(chǎn)的企業(yè)達(dá)到50余家，從業(yè)人員達(dá)到8萬人以上。而我國(guó)風(fēng)電行業(yè)近年來發(fā)展也非常迅速，到2009年底，我國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量累計(jì)為2580萬千瓦，其中并網(wǎng)風(fēng)電1613萬千瓦，占全國(guó)總裝機(jī)容量的占1．85％，另還有967萬千瓦未并網(wǎng)風(fēng)電。其中僅2009年新增裝機(jī)容量就達(dá)到1300萬千瓦?？偟娘L(fēng)電裝機(jī)容量位于美國(guó)、德國(guó)之后，名列全球第三。2009年，我國(guó)風(fēng)電發(fā)電量為275億千瓦時(shí)，占總的發(fā)電量比例為0．75％。

近年來，國(guó)家財(cái)政對(duì)太陽能和風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼力度逐年增強(qiáng)。2008年，我國(guó)開始啟動(dòng)屋頂和大型地面并網(wǎng)光伏發(fā)電示范項(xiàng)目的建設(shè)；2009年初完成了甘肅敦煌10MW級(jí)大型荒漠并網(wǎng)光伏電站的招標(biāo)工作；同時(shí)太陽能屋頂計(jì)劃與金太陽示范工程、風(fēng)能發(fā)電的財(cái)政補(bǔ)貼項(xiàng)目也相繼推出，這一系列的政策措施給我國(guó)未來的太陽能光伏和風(fēng)能產(chǎn)業(yè)提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展空間。

我國(guó)現(xiàn)行的補(bǔ)貼政策主要針對(duì)光伏設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)、大型項(xiàng)目承建商和一些示范性項(xiàng)目，缺乏對(duì)于小型發(fā)電系統(tǒng)或是消費(fèi)者、投資者的激勵(lì)政策。這也是我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)商業(yè)化推廣遲緩的重要原因。經(jīng)驗(yàn)表明，我國(guó)政府的政策

導(dǎo)向?qū)⒃谖磥硪欢螘r(shí)間內(nèi)決定著國(guó)家風(fēng)能與光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水準(zhǔn)和市場(chǎng)需求。直到現(xiàn)在，我國(guó)還沒有太陽能上網(wǎng)電價(jià)和新能源電力回購補(bǔ)償政策,每年幾百兆瓦的太陽能電站建設(shè)與每年幾個(gè)吉瓦太陽能光伏電池生產(chǎn)能力相形見絀,遠(yuǎn)不成比例。因此,太陽能上網(wǎng)電價(jià)和新能源電力回購補(bǔ)償政策盡快出臺(tái)是中國(guó)太陽能與風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。相信在節(jié)能減排、低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，針對(duì)目前風(fēng)能與光伏發(fā)電成本高、國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)對(duì)進(jìn)出口依存度過高的特點(diǎn)，我國(guó)將加大政策指導(dǎo)和扶持力度，一旦國(guó)家新能源電力回購補(bǔ)償政策出臺(tái), 風(fēng)能、太陽能發(fā)電行業(yè)必將迎來迅猛發(fā)展的時(shí)機(jī)。

二、項(xiàng)目市場(chǎng)定位分析

我國(guó)2006年頒布的《可再生能源法》 規(guī)定：電網(wǎng)企業(yè)應(yīng)當(dāng)全額收購其電網(wǎng)覆蓋范圍內(nèi)的可再生能源并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目的上網(wǎng)電量。但實(shí)際上由于光伏上網(wǎng)電價(jià)成本是常規(guī)能源上網(wǎng)電價(jià)的1O倍而無法實(shí)施。最近我國(guó)完成的8MW 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的前期研究表明，目前完全商業(yè)化運(yùn)作的并網(wǎng)光伏發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)成本大約為3．4元／千瓦時(shí)，這樣高的成本無論是國(guó)家補(bǔ)貼還是全民分?jǐn)?，大面積發(fā)展都會(huì)遇到很大的困難和阻力。如果是一般家庭用的光伏發(fā)電系統(tǒng)，則發(fā)電成本更高，通過在淘寶網(wǎng)檢索進(jìn)行價(jià)格對(duì)比，國(guó)內(nèi)多晶硅太陽電池價(jià)格大約為10~15元／瓦，一套戶用3000瓦太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)單是太陽能板就需30000~45000元左右，若配套蓄電池、逆變器、整流器、控制器及附屬部件及安裝費(fèi)，至少需40000~50000元左右。網(wǎng)上檢索到華威能源生產(chǎn)的整套3000瓦太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)市場(chǎng)銷售價(jià)格最低為36916元。按照一般家庭每月電費(fèi)200元計(jì)算，理論上需要至少15年~20年才能收回成本，而且還不包括使用過程的維護(hù)費(fèi)用。通常,家庭預(yù)期投資回收期超過5年就很難被消費(fèi)者所接受。在光伏發(fā)電成本還不具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，且缺乏實(shí)質(zhì)性政策支持的情況下，戶用太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)很難直接走向市場(chǎng)。另外，風(fēng)力發(fā)電的上網(wǎng)價(jià)格在0．42~0．72元／千瓦時(shí)，成本正逐漸接近火電成本，但分散式風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的可靠性較差，隨機(jī)性和間歇性強(qiáng)，電能質(zhì)量較差，需進(jìn)行比較復(fù)雜的處理才能使用。因此，風(fēng)能發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)只有在遠(yuǎn)離電網(wǎng)且必須用電的地方才能找到其商業(yè)的價(jià)值。根據(jù)初步分析，目前，風(fēng)能與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)具有市場(chǎng)價(jià)值的地方和行業(yè)如下：

1、偏遠(yuǎn)農(nóng)村、山區(qū)、草原、邊防哨所，海島等地方。

這些地方遠(yuǎn)離電網(wǎng)，迫切需要用電改善工作和生活條件，使用柴汽油發(fā)

電成本過高，而風(fēng)能或太陽能發(fā)電系統(tǒng)恰好能夠填補(bǔ)這一空缺。

2、遠(yuǎn)離城市和供電線路的移動(dòng)通信基站。

移動(dòng)通信基站用電負(fù)荷都不會(huì)太大，若采用市電供電，架桿鋪線代價(jià)很大，若采用柴油發(fā)電機(jī)供電，存在柴油儲(chǔ)運(yùn)成本高，系統(tǒng)維護(hù)困難、可靠性不高的問題。要解決長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠的供電問題，只能依賴當(dāng)?shù)氐淖匀荒茉?，而太陽能和風(fēng)能可作為取之不盡的可再生能源。將大大降低電源配置成本。

3、高速公路沿線的交通標(biāo)志和錄像監(jiān)控裝置。

高速公路的外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備一般采用直接敷設(shè)電纜的供電方式，諸如互通立交、彎道、坡道、特大橋等需重點(diǎn)監(jiān)控的路段往往離電源點(diǎn)的距離很遠(yuǎn)，采用傳統(tǒng)電纜供電方式，就必須使用比較粗大的銅芯線纜來降低電壓衰減，從而導(dǎo)致建設(shè)費(fèi)用過高，同時(shí)運(yùn)營(yíng)期間也因電纜經(jīng)常被盜而給業(yè)主造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和運(yùn)營(yíng)管理的不便。而采用風(fēng)光互補(bǔ)的方式對(duì)外場(chǎng)監(jiān)控設(shè)備供電，與傳統(tǒng)電纜供電相比省去了中間電纜及其敷設(shè)的過程，大大降低了供電成本，具有很好的性價(jià)比。而且高速公路上由于車輛行駛速度很快，不斷卷起的氣流會(huì)使公路兩旁常年處于有風(fēng)狀態(tài)，保證風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)常年處于運(yùn)行供電狀態(tài)。

4、漁船作業(yè)和生活用電。

漁船出海作業(yè)需要保證衛(wèi)星導(dǎo)航、通信設(shè)施、安全指示燈、標(biāo)志燈、燈光作業(yè)燈等的供電，泊港后需要有人留守，留守人員需要照明、電視、冰箱等生活用電。因此，漁船常年需要用電，過去一直靠柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電解決。購置柴油發(fā)電機(jī)和發(fā)電用油的成本并不低。如果設(shè)計(jì)1000瓦以下價(jià)格在10000元以下的船用小型風(fēng)力與太陽能光伏互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),則可以很好地解決漁船用電問題，完全可以做到成本低于使用柴油發(fā)電機(jī)。目前，在浙江、江蘇省沿海一帶，在政府的倡導(dǎo)下，漁船開始普及安裝300瓦~1000瓦的微小型風(fēng)力與太陽能光伏互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng),節(jié)省了大量燃油，應(yīng)用效果比較好。北海作為沿海城市，海上風(fēng)力和太陽能資源充沛，北部灣和南海大批的作業(yè)漁船，可以作為市場(chǎng)的潛在用戶，完全有可能在漁船找到市場(chǎng)的切入點(diǎn)。

三、項(xiàng)目技術(shù)定位分析

風(fēng)能和太陽能由于受地理分布、季節(jié)變化、晝夜交替等影響，其能量密度變化較大。然而，太陽能與風(fēng)能在時(shí)間和地域上都有一定的互補(bǔ)性，白天太陽光最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)較小，晚上太陽落山后，光照很弱。但由于地表溫差變化

大而風(fēng)能加強(qiáng)。在夏季，太陽光強(qiáng)度大而風(fēng)小，冬季，太陽光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。太陽能發(fā)電穩(wěn)定可靠，但成本較高，而風(fēng)力發(fā)電成本較低，但隨機(jī)性大，供電可靠性差。因此相對(duì)于單一的風(fēng)能、太陽能發(fā)電，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是更經(jīng)濟(jì)合理、穩(wěn)定、持續(xù)的發(fā)電模式。將兩者結(jié)合起來，可實(shí)現(xiàn)晝夜發(fā)電，提高系統(tǒng)供電的連續(xù)性、穩(wěn)定性和可靠性。另外，以家庭用戶為單位的風(fēng)能與太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)是今后最普遍的一種新能源應(yīng)用方式。因此，應(yīng)該將項(xiàng)目考慮定位為：獨(dú)立的離網(wǎng)型小型風(fēng)力與太陽能光伏互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。利用成熟先進(jìn)的以單片機(jī)為核心的嵌入式技術(shù)、電力電子技術(shù)、小型微風(fēng)發(fā)電技術(shù)和多晶硅太陽能電池，研發(fā)出一種功率在300瓦以上，3~5千瓦以下，具有微風(fēng)發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電互補(bǔ)功能，智能化控制程度較高的家庭用小型發(fā)電系統(tǒng)。為將來太陽能光伏發(fā)電大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用做好技術(shù)儲(chǔ)備。

四、系統(tǒng)的基本構(gòu)成

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、風(fēng)電整流器、太陽能光伏電池陣、控制器、蓄電池、逆變器等部分組成。如圖所示：

其工作原理是：風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成交流電能，先經(jīng)整流器整流成為直流電，由控制器對(duì)蓄電池充電，然后再通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電才能供給交流負(fù)載。太陽能光伏電池陣將太陽能直接轉(zhuǎn)換成直流電，并通過逆變器可將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對(duì)負(fù)載進(jìn)行供電，同時(shí)在光伏電能充裕時(shí)由控制器對(duì)蓄電池充電。在日照不足時(shí)，儲(chǔ)存在蓄電池中的直流電能經(jīng)過逆變器，變換成交流電供給交流負(fù)載使用。正常工作情況下，風(fēng)力發(fā)電部分和光伏發(fā)電部分可以獨(dú)立工作，也可以同時(shí)工作。

1、風(fēng)力發(fā)電機(jī)

按主軸旋轉(zhuǎn)方向分為兩類：水平軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地面平行，需隨風(fēng)向變換調(diào)整葉輪的朝向。多采用水平軸、上風(fēng)向、三葉片式，該類型風(fēng)力發(fā)電機(jī)具備較高的風(fēng)能利用率,價(jià)格低廉，但葉片旋轉(zhuǎn)直徑較大。垂直軸式風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)軸與地面垂直，葉輪不需改變方向。依形狀可分為桶形轉(zhuǎn)子和打蛋形轉(zhuǎn)子等。新型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)(H型)采用了新型結(jié)構(gòu)和材料，具有啟動(dòng)風(fēng)速低、噪音低、抗風(fēng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，1米/秒微風(fēng)就可起步發(fā)電。葉輪旋轉(zhuǎn)直徑較小，安裝使用方便，但價(jià)格相對(duì)較高，目前處于推廣應(yīng)用階段。小型風(fēng)力發(fā)電裝置可使用的發(fā)電機(jī)類型較多，有直流發(fā)電機(jī)、電磁式交流發(fā)電機(jī)、磁阻式發(fā)電機(jī)及感應(yīng)子式發(fā)電機(jī)等。永磁同步發(fā)電機(jī)由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，效率高，體積小的特點(diǎn)得到廣泛應(yīng)用。本裝置的風(fēng)力發(fā)電機(jī)采用交流永磁同步發(fā)電機(jī)。按價(jià)格要求選取水平式或垂直式風(fēng)機(jī)。

根據(jù)淘寶網(wǎng)檢索價(jià)格，300瓦垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)價(jià)格為2000元左右，超過500W的垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)價(jià)格6000~10000元以上。300瓦水平式風(fēng)力發(fā)電機(jī)價(jià)格為1500元左右，1000W的水平式風(fēng)力發(fā)電機(jī)價(jià)格3500元左右。水平式風(fēng)力發(fā)電機(jī)價(jià)格比較便宜，但因旋轉(zhuǎn)直徑過大，對(duì)風(fēng)向要求較嚴(yán)，不適宜安裝在漁船上。因此陸上系統(tǒng)可選取水平式風(fēng)力發(fā)電機(jī)，但船用系統(tǒng)宜選垂直式風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

2、太陽能光伏電池陣列

單晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率為15%左右，最高的達(dá)到24％，是所有種類的太陽能電池中光電轉(zhuǎn)換效率最高的。使用壽命一般可達(dá)15年，最高可達(dá)25年，制作成本很高。多晶硅太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率約12％，使用壽命也要比單晶硅太陽能電池短，制作成本相對(duì)較低。因此得到大量發(fā)展。非晶硅太陽能電池是近年開始應(yīng)用的一種新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，工藝過程大大簡(jiǎn)化，硅材料消耗很少，電耗更低，它的主要優(yōu)點(diǎn)是在弱光條件也能發(fā)電。但非晶硅太陽電池存在的主要問題是光電轉(zhuǎn)換效率偏低，最高只能達(dá)到10％左右，且不夠穩(wěn)定，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，其轉(zhuǎn)換效率衰減較快。薄膜式太陽電池是太陽能電池今后的發(fā)展方向。

按照性能價(jià)格比，系統(tǒng)宜選取多晶硅太陽能電池。據(jù)淘寶網(wǎng)檢索，多晶硅價(jià)格為10元~15元/瓦，面積為0.008平方米/瓦，則300瓦價(jià)格為3000元~4000元左右。面積為2.4平方米。

3、風(fēng)光互補(bǔ)控制器

主要用于控制太陽能電池和風(fēng)力發(fā)電機(jī)同時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行智能充電。裝置采用單片機(jī)控制系統(tǒng)，具備防雷、PWM卸載、太陽能防反充、過電壓自動(dòng)剎車、蓄電池反接和開路保護(hù)等完善的保護(hù)功能，并有液晶顯示?？刂葡到y(tǒng)的風(fēng)電、光電均采用PWM 脈寬調(diào)制充電方式，智能三階段充電模式，即采用主充、均充、浮充的方式進(jìn)行充電，其中光電采用最大功率跟蹤（MPPT）充電技術(shù)；卸荷采用無級(jí)卸載的方法；保護(hù)功能包括防雷、過充、過放(蓄電池低電壓告警、關(guān)斷、恢復(fù))、反接、蓄電池過壓、太陽能光電池過流、輸出過載以及短路等。具有如下設(shè)計(jì)指標(biāo)：

(1)PWM整流電路：采用具有PWM端口的單片機(jī)軟件控制與外圍整流電路相結(jié)合的方法，調(diào)整PWM的周期、PWM的占空比而達(dá)到控制充電電流的目的。將風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的交流電變換成為可控制的直流電提供給蓄電池充電。(2)PWM無級(jí)卸載：在太陽電池板和風(fēng)力發(fā)電機(jī)所發(fā)出的電能超過蓄電池和逆變輸出需要時(shí)，控制系統(tǒng)必須將多余的能量通過卸荷釋放掉。普通的控制方式是將整個(gè)卸荷全部接上，此時(shí)蓄電池一般還沒有充滿，但能量卻全部被耗在卸荷上，從而造成了能量的浪費(fèi)。有的則采用分階段接上卸荷，則階段越多，控制效果越好，但一般只能做到五六級(jí)左右，所以效果仍不夠理想。裝置采用PWM（脈寬調(diào)制）方式進(jìn)行無級(jí)卸載，在正常卸載情況下，可確保蓄電池電壓始終穩(wěn)定在浮充電壓點(diǎn)，只將多余的電能釋放到卸荷上。從而保證了最佳的蓄電池充電特性，使得電能得到充分利用，并確保了蓄電池的使用壽命。

(3)智能限壓限流充電：由于蓄電池只能承受一定的充電電流和浮充電壓，過充電電流和過電壓充電都會(huì)對(duì)蓄電池造成嚴(yán)重的損害。本控制器通過單片機(jī)實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池的充電電壓和充電電流，并通過控制光伏充電電流和風(fēng)機(jī)充電電流來限制蓄電池的充電電壓和充電電流，從而確保了蓄電池的使用壽命。

(4)液晶顯示蓄電池電壓和充電電流和運(yùn)行數(shù)據(jù)：能夠直觀了解蓄電池的電壓狀態(tài)，并可以根據(jù)蓄電池的電壓來調(diào)節(jié)使用負(fù)載的大小和時(shí)間。(5)完善的保護(hù)功能：

a、太陽能防反充：在夜間等光線不好的情況下，蓄電池的電壓可能會(huì)高于太陽能電池陣列的端電壓。裝置配置防反充電路，以防止蓄電池對(duì)太

陽能電池產(chǎn)生反充。b、防雷保護(hù)：內(nèi)帶有避雷裝置，能將雷電產(chǎn)生的瞬時(shí)強(qiáng)電壓和電流釋放掉，以保護(hù)本控制器及后級(jí)設(shè)備不受雷擊損傷。c、蓄電池反接保護(hù)：如果蓄電池不小心反接，則相當(dāng)于發(fā)生短路，即會(huì)產(chǎn)生巨大的瞬時(shí)電流。如果不加保護(hù)，則必然會(huì)損壞蓄電池和設(shè)備本身。裝置具有完善的蓄電池反接保護(hù)功能，在不小心反接時(shí)，電路中的保險(xiǎn)絲會(huì)自動(dòng)熔斷，使得整個(gè)蓄電池回路斷開，從而有效保護(hù)蓄電池和本設(shè)備。d、蓄電池開路保護(hù)：長(zhǎng)期使用后，蓄電池可能會(huì)發(fā)生開路或接觸不良。裝置在蓄電池開路后會(huì)發(fā)出聲光報(bào)警，并保護(hù)設(shè)備自身不被損壞。e、過風(fēng)速和過電壓剎車：在大風(fēng)或過電壓狀態(tài)下，本控制器將自動(dòng)啟動(dòng)電磁剎車，以保護(hù)風(fēng)機(jī)和蓄電池。

(7)數(shù)字化智能控制：核心器件采用功能強(qiáng)大的單片機(jī)進(jìn)行控制，外圍電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且控制方式和控制策略靈活強(qiáng)大，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定。

意法半導(dǎo)體的STM32F103單片機(jī)芯片功能強(qiáng)大，有較強(qiáng)的PWM控制功能，且研發(fā)人員均已熟練掌握該芯片的使用，因此控制器設(shè)計(jì)擬選STM32F103單片機(jī)。

4、逆變器

逆變器是一種電源轉(zhuǎn)換裝置，主要功能是將蓄電池的直流電逆變成標(biāo)準(zhǔn)工頻交流電。逆變器通過全橋電路，采用正弦波脈寬調(diào)制SPWM技術(shù)經(jīng)過調(diào)制、濾波、升壓等，得到與電網(wǎng)負(fù)載頻率、額定電壓等相匹配的正弦交流電供用戶使用。

正弦波逆變器的優(yōu)點(diǎn)是輸出波形基本為正弦波，在負(fù)載中只有很少的諧波損耗，對(duì)通信設(shè)備干擾小，整機(jī)效率高。隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步，脈寬調(diào)制技術(shù)的普及，SPWM型正弦波逆變器逐漸成為逆變器的主流產(chǎn)品。以單相全橋式逆變器為例，四個(gè)對(duì)角的開關(guān)功率管以每個(gè)對(duì)角線的兩個(gè)開關(guān)管為一組，依次導(dǎo)通和關(guān)斷，在負(fù)載兩端就產(chǎn)生交替的正負(fù)電壓，形成交流輸出。當(dāng)此交替導(dǎo)通的頻率與負(fù)載所需的交流頻率相同時(shí)，其輸出的電壓為方波電壓。當(dāng)開關(guān)管以比逆變交流輸出電壓高許多的頻率開關(guān)，且每次開關(guān)的脈寬按照正弦波的幅值調(diào)制時(shí)，就變成了正弦波脈寬調(diào)制輸出的逆變器，加濾波器后其輸出的電壓波形就是正弦波輸出逆變器。

逆變器將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，若直流電壓較低，則通過交流變壓器升壓，即得到標(biāo)準(zhǔn)交流電壓和頻率。在中、小容量的逆變器中，由于直流電壓

較低，如蓄電池的公標(biāo)電壓為直流12V、24V、48V，就必須設(shè)計(jì)升壓電路。

中、小容量逆變器一般有推挽逆變電路、全橋逆變電路和高頻升壓逆變電路三種，推挽電路，將升壓變壓器的中性插頭接于正電源，兩只功率管交替工作，輸出得到交流電力，由于功率晶體管共地邊接，驅(qū)動(dòng)及控制電路簡(jiǎn)單，另外由于變壓器具有一定的漏感，可限制短路電流，因而提高了電路的可靠性。其缺點(diǎn)是變壓器利用率低，帶動(dòng)感性負(fù)載的能力較差。

全橋逆變電路克服了推挽電路的缺點(diǎn)，功率晶體管調(diào)節(jié)輸出脈沖寬度，輸出交流電壓的有效值即隨之改變。由于該電路具有續(xù)流回路，即使對(duì)感性負(fù)載，輸出電壓波形也不會(huì)畸變。該電路的缺點(diǎn)是上、下橋臂的功率晶體管不共地，因此必須采用專門驅(qū)動(dòng)電路或采用隔離電源。另外，為防止上、下橋臂發(fā)生共同導(dǎo)通，必須設(shè)計(jì)先關(guān)斷后導(dǎo)通電路，即必須設(shè)置死區(qū)時(shí)間，其電路結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。

推挽電路和全橋電路的輸出都必須加升壓變壓器，由于升壓變壓器體積大，效率低，價(jià)格也較貴，隨著電力電子技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展，采用高頻升壓變換技術(shù)實(shí)現(xiàn)逆變，可實(shí)現(xiàn)高功率密度逆變，這種逆變電路的前級(jí)升壓電路采用推挽結(jié)構(gòu)，但工作頻率均在20KHz以上，升壓變壓器采用高頻磁芯材料，因而體積小、重量輕，高頻逆變后經(jīng)過高頻變壓器變成高頻交流電，又經(jīng)高頻整流濾波電路得到高壓直流電(一般均在300V以上)再通過工頻逆變電路實(shí)現(xiàn)逆變。

采用該電路結(jié)構(gòu)，使逆變器功率大大提高，逆變器的空載損耗也相應(yīng)降低，效率得到提高，該電路的缺點(diǎn)是電路復(fù)雜，可靠性比上述兩種電路低。

正弦波輸出的逆變器控制電路，可采用微處理器控制，這些單片機(jī)均具有多路PWM發(fā)生器，并可設(shè)定上、上橋臂之間的死區(qū)時(shí)間，完成正弦波信號(hào)的發(fā)生，并檢測(cè)交流輸出電壓，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓。

逆變器的主功率元件的選擇至關(guān)重要，目前使用較多的功率元件有達(dá)林頓功率晶體管(BJT)，功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET)，絕緣柵晶體管(IGBT)和可關(guān)斷晶閘管(GTO)等，在小容量低壓系統(tǒng)中使用較多的器件為MOSFET，因?yàn)镸OSFET具有較低的通態(tài)壓降和較高的開關(guān)頻率，在高壓大容量系統(tǒng)中一般均采用IGBT模塊，這是因?yàn)镸OSFET隨著電壓的升高其通態(tài)電阻也隨之增大，而IGBT在中容量系統(tǒng)中占有較大的優(yōu)勢(shì)，而在特大容量(100kVA以上)系統(tǒng)中，一般均采用GTO作為功率元件。

此外，逆變器還應(yīng)具備如下保護(hù)功能或措施，以應(yīng)對(duì)在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)的各種異常情況，使逆變器本身及系統(tǒng)其他部件免受損傷：

(1)輸入欠壓保捷當(dāng)輸入端電壓低于額定電壓的85％ 時(shí)，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。

(2)輸入過壓保捷當(dāng)輸入端電壓高于額定電壓的130％時(shí)，逆變器應(yīng)有保護(hù)和顯示。

(3)過電流保護(hù)：逆變器的過電流保護(hù)，應(yīng)能保證在負(fù)載發(fā)生短路或電流超過允許值時(shí)及時(shí)動(dòng)作，使其免受浪涌電流的損傷。當(dāng)工作電流超過額定值的150％ 時(shí)，逆變器應(yīng)能自動(dòng)保護(hù)。

(4)輸出短路保捷逆變器短路保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)不超過0．5s。

(5)輸入反接保護(hù)：當(dāng)輸入端正、負(fù)極接反時(shí)，逆變器應(yīng)有防護(hù)功能和顯示。

(6)防雷保護(hù)：逆變器應(yīng)有防雷保護(hù)。(7)過溫保護(hù)等。

（8）逆變器還應(yīng)有輸出過電壓防護(hù)措施，以使負(fù)載免受過電壓的損害。系統(tǒng)逆變器是最關(guān)鍵的核心部件，涉及單片機(jī)嵌入式技術(shù)、正弦波脈寬調(diào)制SPWM控制技術(shù)、全橋逆變電路、高頻變壓器升壓變成高頻交流電，又經(jīng)高頻整流濾波電路得到高壓直流電(一般均在300V以上)再通過工頻逆變電路實(shí)現(xiàn)逆變一系列復(fù)雜的電力電子技術(shù)。是項(xiàng)目重點(diǎn)攻關(guān)的技術(shù)難點(diǎn)。逆變器設(shè)計(jì)擬選意法半導(dǎo)體的STM32F103單片機(jī)芯片，該芯片有較強(qiáng)的PWM控制功能，且研發(fā)人員均已熟練掌握該芯片的使用。

項(xiàng)目開發(fā)應(yīng)將重點(diǎn)放在系統(tǒng)控制器與逆變器的核心技術(shù)上，只有擁有系統(tǒng)控制器與逆變器核心技術(shù)作為自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，該產(chǎn)品才有市場(chǎng)和技術(shù)生命力。

5、蓄電池組

在常用的蓄電池中，主要有鋰離子蓄電池、鎳氫蓄電池、鎳金屬氧化物蓄電池和鉛酸蓄電池。其中鉛酸蓄電池價(jià)格低廉、性能可靠、安全性高，且技術(shù)上又不斷進(jìn)步和完善，得到了廣泛的應(yīng)用。隨著各種蓄電池技術(shù)的發(fā)展，國(guó)內(nèi)外電池充電技術(shù)也不斷更新，目前多模式充電技術(shù)被認(rèn)為是最佳充電技術(shù)。其綜合了恒壓和恒流充電法優(yōu)點(diǎn)，使蓄電池保持較高的容量和較長(zhǎng)的使用壽命。多模式充電方法的四種充電狀態(tài)分別是涓流充電，大電流充電，過

充電和浮充電。該充電模式需要設(shè)計(jì)單片機(jī)嵌入式軟件進(jìn)行才能進(jìn)行精確控制。

(1)涓流充電

如果蓄電池電壓低于閾值電壓，充電器將用預(yù)先設(shè)定的涓流充電電流給電池充電。隨著涓流充電繼續(xù)，電池電壓逐漸升高，當(dāng)電壓升高到閾值電壓時(shí)立即轉(zhuǎn)入大電流快速充電。如果電池電壓在充電周期開始就高于其閾值電壓時(shí)，則跳過涓流充電直接進(jìn)入大電流快速充電模式。

(2)大電流快速充電

在這種模式下充電器以恒定的最大允許電流給電池充電。最大電流與電池容量有關(guān)，往往以電池容量的數(shù)值來表示。在大電流快速充電這段時(shí)間里，電池電量迅速地恢復(fù)。當(dāng)電池電壓上升到過充電壓時(shí)，大電流快速充電模式結(jié)束，轉(zhuǎn)入過充電狀態(tài)。

(3)過充電

如果從大電流充電狀態(tài)直接轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)，電池容量只能恢復(fù)到額定容量的80％～90％。在過充電狀態(tài)下，充電電壓保持恒定不變，充電電流連續(xù)下降。當(dāng)充電電流下降到足夠小時(shí)，電池容量己達(dá)到額定容量的100％，充電過程實(shí)質(zhì)上己經(jīng)完成，轉(zhuǎn)入浮充狀態(tài)。

(4)浮充電

該狀態(tài)主要用于補(bǔ)充電池自身放電所消耗的能量。在浮充電模式下，充電器輸出電壓下降到較低的浮充電壓值，充電電流通常只有10～30mA，用以補(bǔ)償電池因自身放電而損失的電量。浮充電壓仍將隨環(huán)境溫度變化而變化。當(dāng)電池電壓下降到浮充電壓的90％時(shí)，充電器將轉(zhuǎn)入大電流充電狀態(tài)，使上述充電過程重新開始。

多模式充電法綜合了恒流充電快速而安全、及時(shí)補(bǔ)償鉛酸蓄電池電量的優(yōu)點(diǎn)和恒壓充電能夠控制過充電以及在浮充狀態(tài)保持電池100％電量的優(yōu)點(diǎn)。它綜合了常規(guī)充電法和快速充電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，使蓄電池保持較高的容量和較長(zhǎng)的使用壽命,是目前光伏系統(tǒng)應(yīng)用最多的一種控制方式。

隨著近年來微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，以單片機(jī)嵌入式技術(shù)為核心的充電控制技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)全新的自適應(yīng)、智能階段，即自適應(yīng)智能充電技術(shù)。自適應(yīng)充電系統(tǒng)遵循各類電池的充電規(guī)律進(jìn)行充電。充電系統(tǒng)由具有特殊功能的單片機(jī)控制，不斷檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，按一定的算法不斷調(diào)整充電參數(shù)，同一

充電器可適應(yīng)不同種類電池的充電，充電系統(tǒng)自適應(yīng)調(diào)整自己的輸出電流，無需人工選擇，避免操作失誤。以光伏充電系統(tǒng)為例，光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽铍姵貙⑥D(zhuǎn)變出來的電能儲(chǔ)存起來，充電控制環(huán)節(jié)在系統(tǒng)中起著樞紐作用。一方面充電控制環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)光伏電池的輸出功率，使盡可能多的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，提高系統(tǒng)效率；另一方面它需要根據(jù)不同條件來選擇蓄電池的充電模式，從而加快蓄電池的充電速度，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。光伏系統(tǒng)輸入能量穩(wěn)不穩(wěn)定，控制環(huán)節(jié)具有舉足輕重的作用。

系統(tǒng)選用循環(huán)壽命長(zhǎng)，使用壽命長(zhǎng)，性能價(jià)格比高的風(fēng)光發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能用固定型(開口式)鉛酸蓄電池。按1000瓦負(fù)載計(jì)算，電流約為5安培，要保證在連續(xù)2天無風(fēng)、無晴天時(shí)．蓄電池組可獨(dú)立保證系統(tǒng)給重要負(fù)載正常供電。需容量240ah，若按負(fù)載500瓦，需容量120ah。單體蓄電池額定電壓為12 V，蓄電池組可選1塊或多塊蓄電池串聯(lián)組合而成總?cè)萘繚M足要求。根據(jù)淘寶網(wǎng)檢索價(jià)格，光伏系統(tǒng)用蓄電池單位價(jià)格約為11元/ah,240ah約需2600元左右，120ah約需1300元左右。

初步估算，研制一套系統(tǒng)的組件、材料費(fèi)約需2萬元左右。定型產(chǎn)品成本按1000瓦容量約需1萬元。300瓦約需7000元左右。

五、系統(tǒng)研發(fā)的初步計(jì)劃

（1）項(xiàng)目課題組人員組成（略）

（2）項(xiàng)目研發(fā)經(jīng)費(fèi)概算

略(3)項(xiàng)目進(jìn)展時(shí)間

略

第四篇：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備安裝工作總結(jié)

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電設(shè)備安裝工作總結(jié)

2011年10月19日我們成立安裝調(diào)試小組共計(jì)6人，立即組織小組成員開會(huì)研究，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)勘察，研究如何做好基礎(chǔ)，如何將風(fēng)機(jī)的立桿立起來，如何做立桿的拉線。為了圓滿的完成公司交給我們這項(xiàng)任務(wù)，小組成員6人組織了3次會(huì)議，設(shè)計(jì)圖紙，最后經(jīng)過領(lǐng)導(dǎo)審核，決定采用加長(zhǎng)立桿長(zhǎng)度，在辦公樓主樓樓頂制作一個(gè)長(zhǎng)500mm×寬500mm×高500mm的混凝土基礎(chǔ)，混凝土基礎(chǔ)養(yǎng)護(hù)1周。加工DN100×3400mm立桿一根（根據(jù)加工圖制作）,拉線地錨3個(gè)，7米拉線2條，10米拉線1條。

2012年10月27日制作混凝土基礎(chǔ)。戴國(guó)強(qiáng)、宋昕巖、郭凱旋、趙鵬。2012年11月1日按照設(shè)計(jì)圖紙制作加長(zhǎng)立桿（儀表部）。

2012年11月2日下午立桿，將電池、太陽能電池板、風(fēng)機(jī)、控制器、逆變器、運(yùn)到樓頂。郭凱旋組裝、安裝太陽能電池板，宋昕巖、戴國(guó)強(qiáng)、邵偉、劉燕鴻、田永亮、郭凱旋等。

2012年11月3日上午劉毅、馮思緣、楊昊辰、郭凱旋、趙鵬、郝金起等參加風(fēng)機(jī)組裝、架設(shè)立桿工作，這項(xiàng)工作得到了儀表部張鵬、陳真、王健鵬、范墩墩等多為同志的大力支持協(xié)助。

下午，進(jìn)行電池組連接、設(shè)備連接、敷設(shè)線纜、控制箱安裝。參加人員有：宋昕巖、戴國(guó)強(qiáng)、郭凱旋、郝金起、于巍、趙鵬等。2012年11月4日安裝完畢。

第五篇：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)比賽總結(jié)(張志遠(yuǎn))

風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)比賽總結(jié)

2014年4月25參加了江蘇省高等職業(yè)院校技能大賽——‘康尼’杯風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)安裝與調(diào)試比賽。在這次比賽中我們學(xué)校代表隊(duì)取得了三等獎(jiǎng)的成績(jī)，這離不開輔導(dǎo)老師們的心血和汗水，以及我們參賽選手的辛勞和努力。在這里我首先要感謝培養(yǎng)和教育我的各級(jí)老師以及領(lǐng)導(dǎo),是你們給我提供了這個(gè)舞臺(tái),沒有你們的培養(yǎng)就沒有我今天的進(jìn)步。

這次比賽我們不僅代表了個(gè)人，還代表了學(xué)校，我們?yōu)閷W(xué)校爭(zhēng)得了榮譽(yù)。這場(chǎng)競(jìng)賽雖然取得了一定的成績(jī)，但同時(shí)也暴露出一些問題，針對(duì)這些問題，現(xiàn)對(duì)本次競(jìng)賽的情況作如下總結(jié)，以便為下一屆參加競(jìng)賽的學(xué)弟學(xué)妹們做個(gè)參考。

1、心理素質(zhì)是影響競(jìng)賽的關(guān)鍵因素。比賽不僅比技術(shù)，也比心理素質(zhì)。技術(shù)再高的人如果欠缺一定的心理素質(zhì)，將會(huì)直接影響到自身的發(fā)揮。比賽時(shí)切忌著急，要冷靜不要慌，先做好功能部分，如果有時(shí)間再去抓細(xì)節(jié)，細(xì)節(jié)有時(shí)是成敗的關(guān)鍵。在平時(shí)的訓(xùn)練中要把每一次練習(xí)當(dāng)成比賽，這樣才能在平時(shí)的訓(xùn)練中提高自己的心理素質(zhì)。

2、團(tuán)隊(duì)精神至關(guān)重要。在平時(shí)的訓(xùn)練中，大家都會(huì)遇到不同的問題，遇到問題時(shí)要互相討論，相互指出各自的不足，相互交流，相互考核，團(tuán)結(jié)作戰(zhàn)，共同成長(zhǎng)，有了這樣的團(tuán)結(jié)精神，才能在比賽中“厚積薄發(fā)”。

3、要有速度、要細(xì)心。每個(gè)參賽選手的技能水平都不相上下，比賽比的就是操作的速度快不快，在操作的過程中細(xì)不細(xì)心。競(jìng)賽中失誤大部分都是不細(xì)心所導(dǎo)致的。拿上位機(jī)人機(jī)界面來說，顯示界面一定要有條理性，看上去要美觀，重要的是建立I/O變量和數(shù)據(jù)變量的建立與鏈接。在按鈕鏈接變量時(shí)一定要找準(zhǔn)變量否則會(huì)出現(xiàn)一連串的錯(cuò)誤。在寫界面腳本是語句不能有錯(cuò)誤，所以在上位機(jī)上既要細(xì)心又要注意速度。在plc編程上，程序的完整性是很重要的，拿到題目時(shí)要仔細(xì)讀懂題意，弄清題目所要實(shí)現(xiàn)的功能，這就要求在編程時(shí)不僅速度要快，而且不能遺漏觸點(diǎn)和指令，一步一步的編，但不能盲目地追求速度，這樣才能保證編程既有速度又有質(zhì)量。另外，在離開考場(chǎng)前一定要做好善后工作，首先要把桌面清理干凈，再次要把實(shí)驗(yàn)箱和導(dǎo)線收拾好。

4、要學(xué)會(huì)自學(xué)。自學(xué)能力是我們要具備的基本素質(zhì)，遇到難題和不懂的問題一定要自己去查資料，不要因?yàn)闆]有學(xué)過而灰心而失去信心，每個(gè)學(xué)生在課堂上學(xué)的東西總是有限的，很多知識(shí)是要靠自己去學(xué)習(xí)和積累。這次比賽我收獲最大的就是提高了我的自學(xué)能力。平時(shí)的練習(xí)要腳踏實(shí)地，既不能圖快，更不能懶散。遇到問題要勤思考勤動(dòng)手，把問題的原因、現(xiàn)象以及解決方案用紙記錄下來，這樣不至于以后犯同樣的錯(cuò)誤。我相信只要這樣堅(jiān)持下去，自己的技能必定會(huì)有所進(jìn)步。

5、本次競(jìng)賽是一次理論與實(shí)踐相結(jié)合的競(jìng)賽，給了我們一個(gè)自我提高和學(xué)習(xí)的好機(jī)會(huì)，但是在理論題中我們的準(zhǔn)備還是不足的，沒有很好的理解和掌握風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電及逆變?cè)淼睦碚撝R(shí)。所以在比賽時(shí)我們的理論部分的分?jǐn)?shù)就差了好多。

我們非常感謝為我們指導(dǎo)的老師們，非常感謝學(xué)校各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)對(duì)我們的鼓勵(lì)與支持，我們?cè)诮窈蟮膶W(xué)習(xí)中將更加努力，苦練技術(shù)，用我們的辛勤勞動(dòng)來回報(bào)學(xué)校，回報(bào)社會(huì)。

總結(jié)人：張志遠(yuǎn)

2014.5.05