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专业译文 风光互补混合发电系统优化设计 班级：2003811班 姓名：顾文倩 学号文章摘自：Li Dong Dong, Chen Chen. Title[J]. Global Energy Issues, 2005, 24(3): 59-65. 摘要：以再生能源发电，如太阳能、风能，在偏僻农村发电模式中起着重要作用。由于在风力和太阳能资源中往往存在季节和天气的变化。一种混合的发电系统包含风能和太阳能两个，可能比单一能源发电更可靠和节约能源：这是因为，任何一种单一能源发电都不可以弥补另一种的差异。 蓄电池对于这种混合发电系统是必须的，因为它保持负载和发电机的平衡，对系统的性能有着深刻的影响。在系统设计中一项基本任务就是确定这些设备的容量。 本文研究资源变动对实际发电的影响，分析系统运作的原则，进一步研究优化模型各资源的容量，并运用具体个案研究和模型进行比较验证。 关键词：自主；混合系统；优化；光伏发电机；偏远农村地区 1．介绍 可再生能源已经受到很多的注意并且已经在全世界快速地发展。可再生能源不仅提供一个可行的方案来解决环境和能源枯竭问题，同时也显示了偏远农村电气化的优势。在中国，到2001年底，大约有478万户偏远农村的家庭电力未能供应(国家电网公司 中国，2003年)。这些地区都远离城市电网并运用独立发电模式。他们虽然相距遥远但每个地方都有少部分人在那居住生活。这使得无论在技术和延伸电网的经费方面都带来相当大的困难。许多可再生能源，如当地可用的太阳能和风能、是利用这些可再生能源实现这些地区电气化的一个可行的选择。另外，风力和光伏互补共同发电技术相较于其他可再生能源发电也比较容易实现。据此本文建立一个自主风光互补混合发电系统来提供电力给偏远农村居民街道。 这种自主系统，是需要蓄电池来保持负载和发电机的平衡的。举例来说，当发电机提供比负载需求更多的电能时，电能由蓄电池储存，而当负载所需的电能大于发电机可提供的容量时，由蓄电池负责提供来满足负载的需求。选择合适容量的风力发电机 光伏发电机、蓄电池是系统设计的一项基本任务，要既保证供电量的需求也要使得经济成本最小化，并且任务可以通过立体优化解决。Gavanidou and Bakirtzis(1992)采用的不确定优化只有通过全年平均值风速、太阳辐射、负载数据。而Borowy and Salameh (1996) and Kellogg et al. (1996) 的优化在于研究每小时平均风速、太阳辐射以及单日负荷。 Markvart(1996)按照一年每月平均数据发表了系统供电的供电比例，但该系统不考虑成本。Beyer and Langer (1996) 显示这种系统的一些优化结果，但细节的优化却不能实现。 由Celik(2002、2003)发表的最近研究报告，然而由于蓄电池容量是事先选择的，所以这项研究没有真正优化。 本文分析该系统运行原则是为了建立供电系统的比例模型，这是用来作为约最优化的约束。然后进行个案研究是基于一年的昼夜平均数据。 2．自主风光互补混合发电系统一个典型的自主风光互补混合发电系统如图表1。它主要包括风力发电机、光伏发电、蓄电池和用于提供的负载。 图1 自主风光互补混合发电系统 正如风能和太阳能总有季节、天气、昼夜的差异，风力发电机或光伏发电单独运作无法供应足够的电能来满足需求。 因此需要安装巨大容量的设备，导致系统的高额成本。 所幸风能和太阳能资可以非常好地弥补彼此的季节、天气变化缺陷。 比如，有的地方在夏季拥有较多的太阳辐射和较少的风， 而在冬季拥有较多的风和较少的太阳辐射。 因此，一个包涵风力发电机和光伏发电的混合动发电系统将可能更可靠和更好的成本效益(Beyer and Langer, 1996; Borowy and Salameh,，1996；Celik，2002，2003；Gavanidou and Bakirtzis，1992； Markvart，1996，国家电网公司 中国，2003年)。 由于上述的变动频繁，风力发电机和光伏发电很少在额定的条件下运作。换句话说，他们的输出往往小于额定的电能。 假定一个风力发电机的额定功率是，而在某个时刻其实际输出功率是，所以 (1) 其定义为容量因子。同样，一个光伏发电的容量因子是 其中一个光伏发电的额定功率，而是其某个时刻的实际输出功率。风力发电机和光伏发电的容量因子是由和同时存在的风速和太阳辐射量决定的。 由于蓄电池是保持负载和发电机的平衡的，他们对系