風光互補發(fā)電系統(tǒng)簡述

風光互補發(fā)電系統(tǒng)摘要：風光互補發(fā)電系統(tǒng)是運用風能和太陽能資源的互補性，含有較高性價比的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)。本文通過對風光互補發(fā)電系統(tǒng)的動力來源-風能和太陽能資源的初步調研，分析了風光互補發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢，并總結了國外風光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，對其基本的工作原理進行了敘述。最后對舉例闡明了風光互補發(fā)電系統(tǒng)的應用前景。核心詞：風光互補，現(xiàn)狀，工作原理，應用前景引言能源是人類社會發(fā)展和進步的物質基礎，人類社會的發(fā)展和進步離不開優(yōu)質能源的開發(fā)運用和先進的能源技術的不停革新。煤和石油等礦物能源的開發(fā)和運用推動了近代工業(yè)革命的發(fā)展，極變化了人類的生活方式。由于煤、石油、天熱氣等常規(guī)能源的儲量是有限的，據(jù)預計，地球上煤炭最多可用3，石油最多可維持40數(shù)年，天然氣還能夠維持50數(shù)年，不停暴發(fā)的能源危機嚴重妨礙了人類社會的發(fā)展進步。為了緩和不停加重的能源危機，世界各國相繼加大了對可再生能源的研究?？稍偕茉词侵赋Ｒ?guī)能源外的涉及風能、太陽能、生物質能、地熱能、海洋能等能源資源。為了減少能耗和解決日益突出的環(huán)境問題，全球都投入到了可再生發(fā)展能源的熱潮之中，全球可再生能源發(fā)展獲得了明顯成效。重要體現(xiàn)在：成本持續(xù)下降，市場份額不停擴大，其定位也開始由補充能源向替代常規(guī)能源的方向轉化。近來，全球風力發(fā)電市場保持了28％的年均增加速度，太陽能光伏發(fā)電的年均增加速度超出30％[1]。進入新世紀以來，中國的可再生能源運用步入了快速發(fā)展的軌道，特別是自可再生能源法實施以來，中國可再生能源已經(jīng)進入快速發(fā)展時期。中國可再生能源在一次性能源消費構造中所占的比例已從的8％提高至9％。根據(jù)中國國家能源局制訂的《新能源產業(yè)振興發(fā)展規(guī)劃》，預計到，新能源在能源構造中的占到的比重達成2％(含水電為l％)，新能源發(fā)電容量占總電力裝機容量的比重將會達成5％(含水電為25％)。其中風電裝機容量將會達成3500萬千瓦(陸地風電3000萬千瓦，海上風電500萬千瓦)，太陽能發(fā)電裝機容量達成200萬千瓦[2]。除此之外，根據(jù)(中國風電發(fā)展報告》的預測，預計到末，全國風電開發(fā)建設總規(guī)模有望達成1億kW。到全國可再生能源運用總量將相稱于6億噸原則煤，可再生能源的消費占一次能源消費的15％，這將對中國能源構造調節(jié)，減少溫室氣體排放，保護生態(tài)環(huán)境將發(fā)揮更大作用。風光互補發(fā)電系統(tǒng)的特點及優(yōu)越性風光互補發(fā)電系統(tǒng)是由風力發(fā)電、太陽能電池發(fā)電、儲能設備構成的；其系統(tǒng)能量輸出是由風力發(fā)電機組發(fā)電和光伏發(fā)電共同提供的，即系統(tǒng)是以風能和太陽能作為動力源泉，系統(tǒng)的特點由風能與太陽能的特點決定[3]。2.1太陽能、風能優(yōu)缺點近些年來，國外大力發(fā)展風能和太陽能，優(yōu)化能源構造是新世紀的趨勢，與常規(guī)能源相比風能和太陽能有下列優(yōu)點[4]：取之不盡、用之不竭照射在地球上的太陽能非常巨大，大概40分鐘照射在地球上的太陽能，便足以供全球人類一年能量的消費。能夠說，太陽能是真正取之不盡、用之不竭的能源。風能是地球表面大量空氣流動所產生的動能。據(jù)預計，全球的風能約為2.74*109MW，其中可運用的風能為2*107MW，比地球上可開發(fā)運用的水能總量還要大10倍，這相稱于現(xiàn)在全世界每年所消耗能量的3000倍。如果能夠充足運用風能，對于解決全球的能源需求將含有十分重要的意義。使用方便在地球上，太陽能和風能到處皆有，能夠就地開發(fā)運用，不存在運輸問題，特別對交通不發(fā)達的農村、海島和邊遠地區(qū)更含有運用價值。環(huán)境污染小太陽能和風能是一種清潔能源，在開發(fā)運用時，不會產生廢渣、廢水、廢氣和噪音，更不會影響生態(tài)平衡，不會造成污染和公害。太陽能和風能即使存在上述某些優(yōu)點，但是也有局限性之處：能量密度低太陽能和風能相對于火電、水電、核電等傳統(tǒng)能源，其能量密度偏低，對于太陽能發(fā)電需要足夠的受熱面積，而風力發(fā)電機如果要提高輸出功率，則必須要增加風輪的尺寸和整個風場的規(guī)模，才干達成我們所需要的電量，這都需要占用大面積土地資源。間歇性、不穩(wěn)定性和不可控性傳統(tǒng)能源我們能夠根據(jù)需求來調節(jié)供應，而太陽能只有在晴天和白天時才干，風機只有在風力達成規(guī)定時才干發(fā)電，且根據(jù)風速的大小風機輸出的電量也隨時都在變化，太陽能和風能的這種間性和不穩(wěn)定性直接造成了不可控性，因此要有效運用太陽能和風能，儲能是必不可少的。由于這些不利的因素，太陽能或風能單獨的經(jīng)濟可靠地使用就碰到許多技術問題。隨著科學技術的發(fā)展，將太陽能和風能綜合運用，構成一種互補系統(tǒng)成為一種實用的方式，使得我們能夠更加穩(wěn)定可靠經(jīng)濟合理地使用這無窮無盡的風光資源。2.2我國太陽能、風能資源介紹根據(jù)國家氣象科學院的估算，中國陸地10m高度層可運用的風能為2.53億kW，50m高度層可運用的風能是10m高度層的2倍，陸上重要分布在、新疆、、等省份，占據(jù)了我國80%的風能資源。海上可運用的風能是陸地上的3倍，、、、是我國海上風能最豐富的省份，全國近海10km資源量達成19億kW，我國風能資源非常豐富。圖1年平均風功率密度分布圖在中國，傳統(tǒng)意義上的風電開發(fā)始終以來基本是以建設大型風電場為主，近些年來獲批的項目也以大型風電場居多。多位于遠離用電負荷的西北、華北、東北地區(qū)。截至終究，我國全年風力發(fā)電新增裝機達1600萬千瓦，累計裝機容量達成4182.7萬千瓦，初次超出美國，躍居世界第一。但是同期也僅占全國發(fā)電裝機容量96219億千瓦的4.35%。我國陸地表面每年接受的太陽輻射能約為50*1018kJ，全國輻射總量中值為586kJ/cm2?a。如果全部運用起來，可產生一萬個三峽發(fā)電量。年日照時數(shù)不不大于小時的地區(qū)面積約占全國總面積的2/3以上，是我國太陽能資源豐富或較豐富的地區(qū)，重要分布在，、、新疆、南部、、、、西部、中部和西南部、東南部、東南部、島等廣區(qū)。圖2太陽能資源分布圖由于我國特殊的地理條件，地區(qū)廣闊，地形復雜，因此獨立運行的風光互補離網(wǎng)發(fā)電設備得以廣泛應用，成為電網(wǎng)無法達成或電網(wǎng)延伸不經(jīng)濟地區(qū)的重要發(fā)電手段。此舉，能夠節(jié)省能源，改善環(huán)境，緩和電力供應緊狀況，對轉變經(jīng)濟增加方式，增進國民經(jīng)濟諸多領域的低碳模式的發(fā)展含有很重要的應用價值。2.3風光互補發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢風光互補發(fā)電系統(tǒng)重要由下列幾部分子系統(tǒng)構成：風力發(fā)電機組和光伏電板構成的發(fā)電系統(tǒng)；蓄電池按照串并排行構成的蓄能系統(tǒng)；電纜、整流器、逆變器、開關等構成電量傳輸系統(tǒng)；控制器、電壓電流檢測器等構成的控制系統(tǒng)；交流電器、直流電器構成的負載系統(tǒng)。風光互補發(fā)電系統(tǒng)的實物示意圖見圖3。圖3風光互補發(fā)電系統(tǒng)實物圖風光互補發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)風力和太陽輻射變化狀況，能夠在下列三種模式下運行：風力發(fā)電機組單獨向負載供電；光伏發(fā)電系統(tǒng)單獨向負載供電；風力發(fā)電機組和光伏發(fā)電系統(tǒng)聯(lián)合向負載供電。其含有下列幾方面優(yōu)、缺點[5]：優(yōu)點：(1)運用風能和太陽能的互補特性，對氣象資源能夠更加充足的運用，實現(xiàn)晝夜發(fā)電。在一定的氣象條件下，風光系統(tǒng)能夠提高系統(tǒng)供電的持續(xù)性、可靠性和穩(wěn)定性。(2)風光互補發(fā)電系統(tǒng)的早期投資和發(fā)電成本都低于獨立的光伏發(fā)電系統(tǒng)。如果風能和太陽能資源互補性比較好，在確保同樣供電的狀況下，能夠大大減少用于儲能的蓄電池的容量。(3)在風能和太陽能比較豐富并且互補性好的狀況下，基本上完全能夠由風光發(fā)電系統(tǒng)進行供電，極少或基本不用啟動備用電源，能夠獲得更加好的社會效益和經(jīng)濟效益。缺點：(1)風光互補發(fā)電系統(tǒng)與單一的光伏發(fā)電系統(tǒng)或風力發(fā)電系統(tǒng)相比，對系統(tǒng)的控制管理規(guī)定更高，系統(tǒng)設計比較復雜；(2)風光互補發(fā)電系統(tǒng)有兩種類型的發(fā)電單元，與單一風力或光伏發(fā)電系統(tǒng)相比，增加了維護工作難度和工作量。2.3國外研究現(xiàn)狀1981年，丹麥的N．E．Busch等提出了運用太陽能和風力互補的技術問題。隨即美國的C．I．Aspliden研究了太陽能一風力互補轉換系統(tǒng)的氣象問題；前聯(lián)的N．Aksarni等人根據(jù)概率原理，統(tǒng)計出近似的太陽能、風力潛力的預計值，為風光互補發(fā)電系統(tǒng)研究提供了科學的數(shù)據(jù)支持[6]。國外在風光互補發(fā)電系統(tǒng)的研究重要集中于大型并網(wǎng)發(fā)電場及單獨風力發(fā)電和單獨太陽能光伏發(fā)電的方式，風光互補發(fā)電方面的研究比較少，特別是對風光互補發(fā)電系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性分析較少，但也有某些初步的研究成果。這些研究成果重要討論的是微電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題[7-9]?，F(xiàn)在我國進行風光互補發(fā)電系統(tǒng)研究的單位諸多，重要有中科院能源所、大學、農業(yè)大學、工業(yè)大學等。其學以及農業(yè)大學對戶用型風光互補系統(tǒng)的研究較為進一步，提出了戶用系統(tǒng)的容量配備辦法；中科院能源所等單位提出了一套CAD的系統(tǒng)設計辦法；工業(yè)大學在風光互補系統(tǒng)的控制領域較為突出和領先。綜合國外研究成果和研究方向，其中對離網(wǎng)型的中小型風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)重要容可歸納為下列幾個重要方面：1.系統(tǒng)的優(yōu)化設計及穩(wěn)定性能分析1)以風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)的設備投入成本作為經(jīng)濟優(yōu)性目的，以供電系統(tǒng)的確保率為約束條件，對風力發(fā)電機、太陽能光伏電池以及蓄電池配備容量進行優(yōu)化；2)以安裝地的氣象數(shù)據(jù)為基礎，通過建立系統(tǒng)的仿真模型對已知配備系統(tǒng)進行仿真計算，研究已知配備下的系統(tǒng)運行狀念；3)風光互補發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟性進行分析，以氣象數(shù)據(jù)為根據(jù)，對不同系統(tǒng)配備下的度電成本進行分析；4)研究系統(tǒng)優(yōu)化配備的計算辦法，采用先進的智能算法加入到優(yōu)化設計中，謀求更優(yōu)化配備。2.最大功率跟蹤技術最大功率跟蹤是為了確保了太陽能光伏電池和風力發(fā)電機的輸出功率為最大輸出功率，使系統(tǒng)最大程度的運用風能和太陽能，提高互補系統(tǒng)的發(fā)電率，同時還含有增強系統(tǒng)的穩(wěn)定性功效。MPPT(MaximumPowerPointTracking)對太陽能電池板與風力發(fā)電機的MPPT的跟蹤辦法研究有下列幾個：1)定電壓法：把不同同照強度和溫度下的太陽能電池功率最大輸出點的對應的電壓認為是一條直線，電壓法辦法是一種近似的最大功率跟蹤辦法。2)擾動法和爬坡法以及電導增量辦法：三種辦法都需要對設定變化增量的大小，通過對本次狀態(tài)輸出和前一次或前兩次狀態(tài)的輸出進行對比，從而MPPT跟蹤。兩種辦法都存在一種相似的缺點：選用步長過小，會造成太陽能電池板長時間的滯留在低功率輸出區(qū)；選用步長過大，會造成系統(tǒng)振動激烈。爬坡法與擾動法在環(huán)境變化快速時，會發(fā)生誤判。3)智能控制算法：智能控制算法是隨著半導體功率器件、微解決器以及數(shù)字控制器的發(fā)展，近幾年出現(xiàn)某些新的算法，例如：滯環(huán)比較法、最優(yōu)梯度法、間歇掃描法跟蹤、含糊邏輯法、神經(jīng)網(wǎng)絡預測法等。智能控制普通控制算法復雜，規(guī)定微機配備高，成本費用高，應用于工程實踐的案例尚未見報道。3.蓄電池充放電及能量管理蓄電池的充放電管理直接關系到蓄電池壽命，直接影響系統(tǒng)的維護成本，也是整個風光互補發(fā)電系統(tǒng)中的一種重要環(huán)節(jié)。因而針對大多系統(tǒng)中采用的免維護鉛酸蓄電池的管理成為研究的重點。其中充放電控制和容量預測是其核心。4.風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)的計算機仿真國外相繼開發(fā)出某些模擬光伏發(fā)電、風力發(fā)電及其互補發(fā)電系統(tǒng)性能的軟件包，能夠通過模擬不同系統(tǒng)的配備得到不同系統(tǒng)配備下的性能指標和供電成本，得到系統(tǒng)最佳的配備。其中科羅拉多州立大學(ColoradoStateUniversity)和美國國家可再生能源實驗室(NationalRenewableEnergyLaboratory)合作開發(fā)的hybrid2應用軟件[10]。并網(wǎng)型風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，要研究容以下[11]：大規(guī)模電池儲能系統(tǒng)工程應用及風電、光伏發(fā)電容量配比技術研究風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)電站智能協(xié)調監(jiān)控系統(tǒng)和調度運行技術方案研究風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)防雷方案與接地優(yōu)化設計風力發(fā)電電站、光伏電站功率預測預報技術研究風光儲輸電站功率聯(lián)合預測系統(tǒng)研究與開發(fā)風光儲輸聯(lián)合系統(tǒng)的仿真及并網(wǎng)后對系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的影晌研究風光互補發(fā)電系統(tǒng)的工作原理獨立運行風光互補發(fā)電系統(tǒng)重要設備有風力發(fā)電機組，太陽能電池，蓄電池，逆變器，負載構成，系統(tǒng)的特性將取決于風光互補發(fā)電系統(tǒng)的構成設備的特性，本節(jié)將初步對系統(tǒng)重要設備的基本原理與特性進行介紹。3.1風力發(fā)電機組風力發(fā)電機組是風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)的核心設備之一，其作用是對風能進行吸取和轉化，最后輸出電能。從風力發(fā)電機組的構造上來看，其重要由風力機(風輪)、發(fā)電機、塔架或塔筒構成；從能量轉換的角度考慮，風力發(fā)電機由風力機和發(fā)電機構成，風力機是運用其風輪對風能的捕獲吸取，完畢風能到機械能的轉化，發(fā)電機將風輪捕獲轉化來的機械能轉化電能。因此風力發(fā)電機的功率輸出特性是由風力機特性和發(fā)電機特性共同決定；其中風力機對風能的捕獲或吸取運用的能力普通用風輪風能運用系數(shù)Cp表達。風輪風能運用系數(shù)是反映風力機對風能捕獲的能力指標，其表達為風輪捕獲的風能轉化為的機械能與通過風輪截面積風能總量的比值，風輪風能運用系數(shù)求解模型普通采用不旋轉的動量理論模，其型假設條件[12]：1)氣流是不可壓縮的均勻定常流；2)風輪簡化成一種槳盤；3)槳盤上沒有摩擦力；4)風輪流動模型簡化成一種單元留管；5)風輪前后遠方的氣流靜壓相等；6)軸向力沿槳盤均勻分布。風力發(fā)電機組的輸出特性是重要由兩部分決定：一部分是風力發(fā)電機的風輪：另一部分是風力發(fā)電機的發(fā)電機。風力機重要完畢將風的動能轉化為機械能，通過其風輪對風的動能捕獲吸取，完畢機械能的轉化，機械能通過齒輪箱等增速傳動系統(tǒng)傳遞給風力發(fā)電機或直接傳遞給發(fā)電機，由發(fā)電機將轉化后的機械能轉換為電能。3.2太陽能電池太陽能電池的分類：單晶硅太陽能電池、多晶硅電池、非晶硅太陽能電池、多元化合物太陽能電池。其中多元化合物太陽能電池含有世界的最高水平的光電轉化效率。太陽能電池是將輻射到其表面光能轉換為電能的設備，是太陽能發(fā)電的核心器件，其工作原理是光生伏效應。太陽輻射的能量照射到太陽能電池板上表面時，電池板的PN結產生電子-空穴對，在太陽能電池的部電場力作用下，是光電子和空穴分離，造成太陽能電池的兩端出現(xiàn)攜帶不同電量積聚的中心，即電池板的兩端引出電線并接如電阻，構成一種閉合電路，則會有電流從電阻中流過，從而獲得電功率的輸出。太陽能電池發(fā)電功率輸出是基于光生伏的效應，研究表明發(fā)現(xiàn)：即使在太陽能輻射強度和太陽能電板組件溫度一致的狀況下，電池板功率輸出是一種非線性的輸出，電池板既不能等同于恒流源，也非恒壓源。在某一日照強度和溫度下，太陽能電池輸出電流-電壓-功率的特性曲線如圖4[13]。溫度和太陽能輻射強度都對太陽能電池組件輸出特性有影響。圖4太陽能電池的電流-電壓-功率特性曲線3.3蓄電池組件在獨立運行的獨立運行的風電系統(tǒng)多采用蓄電池蓄能的方式[14]，蓄電池蓄能有適應負荷動態(tài)變化特性好、充放電效率高等優(yōu)點。蓄電池在系統(tǒng)中的作用是在電量充裕時，將電量儲存起來，短缺時將電量釋放出來，改善系統(tǒng)的供電可靠性的同時也起著改善供電電能質量兩個方面起著重要的作用?，F(xiàn)在市場上供應的蓄電池重要有堿性鎳、蓄電池鉛酸蓄電池。其中鉛酸蓄電池被譽為風力發(fā)電專用電池，也是使用最為廣泛的一種蓄電池，含有容量較大、質量穩(wěn)定、性能可靠的優(yōu)點。本文將采用鉛酸蓄電池作為儲能設備。從現(xiàn)在蓄電池使用狀況來看，普遍存在蓄電池容量下降過快，使用壽命短，甚至短短1-2年時間蓄電池的容量只有標稱容量的30％-40％，甚至只有10％-20％。而大部分蓄電池通過1-4年的運行，容量只有標稱的50％左右，遠遠不能滿足風光互補系統(tǒng)設計規(guī)定使用壽命。影響蓄電池使用壽命的因素很復雜，造成蓄電池失效的模式有下列幾個方面：正極板腐蝕、嚴重失水、熱失控、硫酸化。3.4逆變器逆變器是風光儲互補發(fā)電系統(tǒng)的電能變換設備，是將直流電變換為交流電的設備。其工作原理是運用半導體功率開關器件的開通與關斷，實現(xiàn)直流電變換為交流電的一種電力電子設備。其優(yōu)點是變換效率高；缺點是變換輸出波形較差，含有諧波，需要進行交流低通濾波器的濾波。逆變器技術的發(fā)展能夠分為三個階段：1956-1980年為傳統(tǒng)發(fā)展階段，該階段的逆變器，以低速器為主，逆變器的開關頻率較低，輸出電壓波形改善以多重疊加法為主，體積重量大，逆變效率較低。1981-2為高頻化新技術階段，該階段逆變器開關器件以高速器件為主，逆變器的開關頻率高，波形改善以PWM為主，體積重量小，逆變效率高，以正弦波逆變技術日益完善。-至今高效低污染階段，該階段特點以逆變器的綜合性能為主，低速開關與高速開關器件并用，多重疊加辦法與PWM法并用，不偏向追求高速開關器件，高開關頻率，高效環(huán)保的逆變器技術開始出現(xiàn)。風光互補發(fā)電的應用前景(1)缺電生活。中國現(xiàn)有9億人口生活在農村，其中5%左右現(xiàn)在尚未能用上電。在中國無電鄉(xiāng)村往往位于風能和太陽能蘊藏量豐富的地區(qū)。因此運用風光互補發(fā)電系統(tǒng)解決用電問題的潛力很大。采用已達成原則化的風光互補發(fā)電系統(tǒng)有助于加速這些地區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展，提高其經(jīng)濟水平。另外，運用風光互補系統(tǒng)開發(fā)儲量豐富的可再生能源，可覺得廣大邊遠地區(qū)的農村人口提供最適宜也最便宜的電力服務，增進貧困地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。我國已經(jīng)建成了千余個可再生能源的獨立運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，不能或不運行使用生產性負載，這就使系統(tǒng)的經(jīng)濟性變得非常差?？稍偕茉椽毩⑦\行村落集中供電系統(tǒng)的出路是經(jīng)濟上的可持續(xù)運行，涉及到系統(tǒng)的全部權、管理機制、電費原則、生產性負載的管理、電站政府補貼資金來源、數(shù)量和分派渠道等等。但是這種可持續(xù)發(fā)展模式，對中國在的全部發(fā)展中國家都有深遠意義。(2)室外應用。世界上室外照明工程的耗電量占全球發(fā)電量的12%左右，在全球日趨緊的能源和環(huán)保背景下，它的節(jié)能工作日益引發(fā)全世界的關注?；驹硎牵禾柲芎惋L能以互補形式通過控制器向蓄電池智能化充電，到晚間根據(jù)光線強弱程度自動啟動和關閉各類led室外燈具。智能化控制器含有無線傳感網(wǎng)絡通訊功效，能夠和后臺計算機實現(xiàn)三遙管理(遙測、遙訊、遙控)。智能化控制器還含有強大的人工智能功效，對整個照明工程實施先進的計算機三遙管理，重點是照明燈具的運行狀況巡檢及故障和防盜報警。(3)道路照明。車行道路照明工程(快速道/主干道/次干道/支路)；社區(qū)(廣義)道路照明工程(社區(qū)路燈/庭院燈/草坪燈/地埋燈/壁燈等)。現(xiàn)在已被開發(fā)的新能源源室外照明工程有：風光互補LED智能化路燈、風光互補LED社區(qū)道路照明工程、風光互補LED景觀照明工程、風光互補LED智能化隧道照明工程、智能化LED路燈等。(4)航標應用。我國部分地區(qū)的航標已經(jīng)應用了太陽能發(fā)電，特別是燈塔樁，但是也存在著某些問題，最突出的就是在持續(xù)天氣不良狀況下太陽能發(fā)電局限性，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)電局限性的問題尤為嚴重。天氣不良狀況下往往是隨著大風，也就是說，太陽能發(fā)電不抱負的天氣狀況往往是風能最豐富的時候，針對這種狀況，能夠用以風力發(fā)電為主，光伏發(fā)電為輔的風光互補發(fā)電系統(tǒng)替代傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電系統(tǒng)。風光互補發(fā)電系統(tǒng)含有環(huán)保、無污染、免維護、安裝使用方便等特點，符合航標能源應用規(guī)定。在太陽能配備滿足春夏季能源供應的狀況下，不啟動風光互補發(fā)電系統(tǒng)；在冬春季或持續(xù)天氣不良狀況、太陽能發(fā)電不良狀況下，啟動風光互補發(fā)電系統(tǒng)。由此可見，風光互補發(fā)電系統(tǒng)在航標上的應用品有了季節(jié)性和氣候性的特點。事實證明，其應用可行、效果明顯。(5)監(jiān)控電源?，F(xiàn)在，高速公路道路攝像機普通是24小時不間斷運行，采用傳統(tǒng)的市電電源系統(tǒng)，即使功率不大，但是由于數(shù)量多，也會消耗不少電能，采用傳統(tǒng)電源系統(tǒng)不利于節(jié)能；并且由于攝像機電源的線纜經(jīng)常被盜，損失大，造成使用維護費用大大增加，加大了高速公路經(jīng)營單位的運行成本。應用風光互補發(fā)電系統(tǒng)為道路監(jiān)控攝像機提供電源，不僅節(jié)能，并且不需要鋪設線纜，減少了被盜了可能，有效防盜。但是我國有的地區(qū)會出現(xiàn)惡劣的天氣狀況，如持續(xù)灰霾天氣，日照少，風力達不到起風風力，會出現(xiàn)不能持續(xù)供電現(xiàn)象，能夠運用原有的市電線路，在太陽能和風能局限性時，自動對蓄電池充電，確保系統(tǒng)能夠正常工作。(6)通信應用?，F(xiàn)在國許多海島、山區(qū)等地遠離電網(wǎng)，但由于本地旅游、漁業(yè)、航海等行業(yè)有通信需要，需要建立通信基站。這些基站用電負荷都不會很大，若采用市電供電，架桿鋪線代價很大，若采用柴油機供電，存在柴油儲運成本高，系統(tǒng)維護困難、可靠性不高的問題。要解決長久穩(wěn)定可靠地供電問題，只能依賴本地的自然資源。而太陽能和風能作為取之不盡的可再生資源，在海島相稱豐富，另外，太陽能和風能在時間上和地區(qū)上都有很強的互補性，海島風光互補發(fā)電系統(tǒng)是可靠性、經(jīng)濟性較好的獨立電源系統(tǒng)，合用于通信基站供電。由于基站有基站維護人員，系統(tǒng)可配備柴油發(fā)電機，以備太陽能與風能發(fā)電局限性時使用。這樣能夠減少系統(tǒng)中太陽電池方陣與風機的容量，從而減少系統(tǒng)成本，同時增加系統(tǒng)的可靠性。(7)電站應用。風光互補抽水蓄能電站是運用風能和太陽能發(fā)電，不經(jīng)蓄電池而直接帶動抽水機實施補丁時抽水蓄能，然后運用儲存的水能實現(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、風能、太陽能等新能源開發(fā)相結合，運用三種能源在時空分布上的差別實現(xiàn)期