风能和太阳能特性及互补发电技术

1.风能和太阳能特性

风能和太阳能的利用和发展已有三千多年的历史，是一门古老而又年青的科学、实用而又和生活关系密切的科学、可再生而又能保护环境的科学、现时又为可持续发展的科学、是一次投资可多年受益的产业。在众多新能源领域中，风力发电和太阳能发电的开发和利用被首当其冲优先发展，是当今国际上的一大热点，因为风能和太阳能的利用，是不用开采、不用运输、不用排放垃圾、没有环境污染的技术，是保护地球，造福子孙后代的百年大计工程。

风能和太阳能都是清洁、储量极为丰富的重要的可再生能源，由于受季节更替和天气变化的影响，风能、太阳能都是不稳定、不连续的能源，单独的风力发电或太阳能光伏发电都存在发电量不稳定的缺陷。但风能和太阳能具有天然的互补优势，即白天太阳光强，夜间风多；夏天日照好，风弱而冬春季节风大，日照弱。风光互补发电系统充分利用了风能和太阳能资源的互补性，是一种具有较高性价比的新型能源发电系统。

随着光伏发电技术、风力发电技术的日趋成熟及实用化进程中产品的不断完善，为风光互补发电系统的推广应用奠定了基础。风光互补发电系统推动了我国节能环保事业的发展，促进资源节约型和环境友好型社会的建设。随着设备材料成本的降低、科技的发展、政府扶持政策的推出，风光互补这一清洁、绿色、环保的新能源发电系统将会得到更加广泛的应用。

风能和太阳能可独立构成发电系统，也可组成风能和太阳能混合发电系统，即风光互补发电系统，采用何种发电形式，主要取决于当地的自然资源条件以及发电综合成本，在风能资源较好的地区宜采用风能发电，在日照丰富地区可采用太阳能光伏发电，一般情况下，风能发电的综合成本远低于太阳能光伏发电成本，因而在风能资源较好地区应首选风能发电系统。近年来由于风光互补发电系统具有资源互补性、供电安全性、稳定性均好于单一能源发电系统，且价格居中而得到越来越广泛地应用。

风力发电存在着无风时（尤其是夏季白天长夜间短，太阳光强季节）不发电的问题，太阳能光伏发电也存在着无阳光时（尤其是冬季白天短夜间长，北风大的季节）不发电的问题，如果合理的将风力发电、太阳能光伏发电结合在一起，可实现了365天连续不间断发电。

2.风光互补发电技术

风光互补发电技术是整合了中小型风电技术和太阳能光伏技术，综合了各种应用领域的新技术，其涉及的领域之多、应用范围之广、技术差异化之大，是各种单独技术所无法比拟的。风能和太阳能是目前全球在新能源利用方面，技术最成熟、最具规模化和已产业化发展的行业，单独的风能和单独的太阳能都有其开发的弊端，而风力发电和太阳能发电两者具有互补性，两种新能源结合可实现在自然资源的配置方面、技术方案的整合方面、性能与价格的对比方面都达到了对新能源综合利用得最合理，不但降低了满足同等需求下的单位成本，而且扩大了市场的应用范围，还提高了产品的可靠性。

所谓风光互补，简而言之，是指将风力发电和光伏发电组合起来构成发电系统。在新能源领域的研究者和投资者看来，利用太阳能电池将太阳能转换成电能的光伏发电系统，虽然清洁，但造价相对高，且受日照时间影响；而风电系统虽然系统造价低，运行维护成本低，但质量可靠性也相对较差。将两者相结合，却能互补所短，各扬所长。然而，风光互补发电技术并不是简单地将风能和太阳能相加就可以，其间还涉及一系列复杂的技术及系统的匹配设计。

在风光互补发电技术的推广应用中，竞争的关键是综合配置能力。寻找最佳匹配方案需做大量的研究工作，反复推算、演示，进行市场摸排，选配组件、组装等，已构成最佳匹配的方案，以实现风能和太阳能的无缝对接，有光照的时候通过太阳能电池将光能转换为电能，有风的时候利用风力机发电，二者均无的时候，负载可以利用蓄电池储备的电能工作。

风能、太阳能都是无污染的、取之不尽用之不竭的可再生能源，中小型风力发电和太阳能光伏发电系统在我国已得到初步应用。这两种发电方式各有其优点，但风能、太阳能都是不稳定的，不连续的能源，用于无电网地区，需要配备相当大的储能设备，或者采取多能互补的办法，以保证发电系统能够稳定的供电。太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性，我国属季风气候区，一般冬季风大，太阳辐射强度小；夏季风小，太阳辐射强度大，在季节上可以相互补充利用。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而使风能加强。夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电，比单用风能和太阳能更经济、科学、实用。

文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0617/1195.html