风光互补发电结构的探究

风光互补发电结构的探究

贾萱 ,杨东泽 ,褚飞航 ,时浩龙 ,陈凯洋

衢州学院  电气与信息工程学院  浙江衢州 324000

摘要：风能和太阳能以取之不尽、用之不竭、无污染的优点，成为目前世界上可再生能源中备受关注的研究方向，由于受到自然环境的影响，二者的使用也存在一定的局限性。具有清洁、高能等特点的氢能被视为当代最具发展潜力的二次能源。在现代社会中，氢能在交通运输、发电、石油化工行业、医学领域都有着极大的发展潜力。储能技术是未来可再生能源领域发展的主要部分，也是实现“智慧能源”发展的关键技术。因此可以说，在现在储能技术中，最符合绿色开发、更适合利用普及和在技术领域可以得到突破的就是氢能。  

1. 引言

1839年，“光生伏特效应”由法国物理学家A.E.Becqerel首次发现，引起极大关注。在1839年，Charles Pritts制造成功世界上第一块光伏电池，而到了1950年，美国贝尔实验室在实验中发现了一个奇特现象，在硅中加入一定杂质可以产生更敏感的现象，这个发现标志着具有真正意义上的太阳能光伏电池的产生，至此，太阳能电池的研究发展拉开序幕。到二十世纪七十年代，由于石油危机的出现，世界各国更是开始把重点研究放在光伏技术领域上面，投入大量人力、财力，光伏技术得此迅速发展。

   2018年，亚洲地区以64GW的并网新增光伏装机量排名第一，从2017年到2018年，累计光伏装机量从210GW增长到274.6GW，成为全球光伏产业发展的最大力量。亚洲地区中，中国累计光伏装机高达176.1 GW，日本56GW，印度32.9GW，韩国7.9GW，巴基斯坦1.5GW，以上五个国家的累计光伏装机容量高达到274. GW，大约占据亚洲整体光伏装机容量的97%，帮助亚洲成为世界上光伏发展最强的地区。

图1  2010-2018年全球新增及累计光伏装机容量(GW)图

风能和太阳能以取之不尽、用之不竭、无污染的优点，成为目前世界上可再生能源中备受关注的研究方向，由于受到自然环境的影响，二者的使用也存在一定的局限性。中国季风气候特征显著，其风能、太阳能资源受到季节变化、昼夜变化的影响，具有间歇性和随机性的特点，不能以需要为基础来操控，并且风能、太阳能能源分散，能量密度低，利用开发时需要占用大面积，风能、太阳能在独立运行的时候，表现不尽人意，但若结合起来就可以充分利用二者在昼夜、季节上的互补特性，将两个独立的发电部分组合起来，加大了电能输出的稳定性、可靠性和经济性。在夏天时，太阳光照辐射强，光伏发电量较大，风力相对较弱，风力发电量小；在冬天时，太阳光照辐射弱，光伏发电量小，风力相对较强，风力发电量大。白天时，太阳光照辐射强，光伏发电量大，风力发电量较小；到了夜晚时，由于没有太阳照射，光伏不能发电，而风力发电量较大。

图2 风光互补发电结构图

风力发电、光伏发电的快速发展使得电力输送和综合消纳的困难凸显，因为风力发电、光伏发电具有随机性、无规律性等特点，因此导致电能的品质比较差，而一些传统的储能技术也无法满足可再生能源的存储，因此在大多数情况下被迫弃风和弃光；风、光发电储存能量困难，传统的储能技术比如电化学储能、电磁储能及物理运行成本高昂、并无法满足能量大量存储以及未来纯绿色能源发展要求。

小结：通过上述一系列研究、分析得出，未来一段时间里的弃风和弃光电量的价值将非常高，如果加以利用起来，将会得到巨大的经济效益与社会效益。因此可以说，在现在储能技术中，最符合绿色开发、更适合利用普及和在技术领域可以得到突破的就是氢能。

经费支持：2021年浙江省大学生科技创新活动计划衢州学院项目（2021R435008）

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