风-光互补发电系统在云端平台的应用研究

李方良 王晓艳

摘 要：地球资源在近些年来被不断开采，导致能源危急日益临近。为避免能源发生枯竭，需要不断研究能源的再生与可持续利用。风-光互补发电系统，作为借助太阳能和风能实现互补的系统，为缓解能源枯竭与环境恶化发挥了重要作用。而风-光互补发电系统的应用过程中，还存在很多的不足，例如对电压的控制以及能源的转化等，还需要不断地研究和改进，从而为节能减排做出更大贡献。文章介绍了风-光互补发电系统的概念及其优势，阐述了风-光互补发电系统在云端平台的应用。

关键词：风-光互补发电系统;云端平台;应用

0 引言

电力能源是人们生存、发展等所需的重要能源。城市化与工业化对电力能源供应也有更大需求。而在解决能源问题过程中，不可避免地涉及环境问题。为实现能源再生与保护生态环境的双向难题，需要不断研究能源的再生与可持续利用，例如对太阳能、风能等自然资源的利用[1]。

1 风-光互补发电系统的概念

风-光互补发电系统以中小型风电技术与太阳能光伏技术作为基础，通过太阳能和风力发电，为系统的运作提供电能上的支持，是目前应用最广泛的发电控制技术之一，现已涉及各个科学领域。其中，太阳能通过电池板将能量一定程度上转换成电能，具有清洁环保的优势，但由于无法一直保持电池被不间断地日照，再加上成本较高，因此往往会受到很大的限制[2];而风能借助交流风机或者直流风机等设备，将风能转换成电能，相比太阳能而言，其成本更低，设备的维护也不需要花费太多的资源，但其电能的转换效率较低，单依靠风能无法满足电能的供给[3]。

风-光互补发电系统将两种能源相结合、互补，充分发挥风能与太阳能的环保与持续利用的特点，为发电系统提供稳定的电能，同时实现对生态环境的有效保护。而在风-光互补发电系统的实际运作过程中，在电能转换时，容易受地理条件、气候变化、季节更替等因素的影响，发生发电故障等不良现象。因此，对蓄电池的控制也极为重要，需要根据不同的外界因素，调整风-光互补发电系统，对电能的输入输出进行合理的控制，并且在发生故障情况与电能异常时能够第一时间发出警报，以便于相关设备维护和替换[4]。风-光互补发电系统还需要调节电能负载参数，以应对不同的外界因素，并实时对发电过程中的功能进行跟踪控制，从而最大程度维持风-光互补发电系统运作过程的稳定性。

2 风-光互补发电系统的优势

随着国内近些年来科学技术的不断创新，风-光互补发电设备已逐渐遍布国内各个地区，其总量已经超越世界上其他国家。而国内独特的地理条件、地势变化跨度较大，单纯的风能发电对于部分地区有很大限制，尤其是风能发电适用于空旷以及风能资源丰富的地区，并且有随机性、不稳定性的特性，使得很大一部分地区通过单纯的风能发电无法取得理想的效果[5]。而若强行进行风能发电，还容易对该地区周遭的环境造成破坏，反而影响了自然资源的可持续发展。

太阳能作为全球公认的绿色可再生能源，虽然无法长时间地利用，但依靠白天的日照，通过太阳能电池转换来的电能也相当可观，光伏发电的效果十分显著。而发电系统借助太阳能的应用，对于很多地区的城市建设和日常用电发挥了非常重要的作用[6]。光伏发电不可避免地存在能量密度低而导致供电不稳定的情况，容易发生间断性的断电，不仅对设备的要求高，同时还有可能引发用电的安全问题。

风-光互补发电系统利用风能和太阳能的特点，以日间太阳能为主，夜间风能持续供给，将两者相互结合，不仅最大程度提高了发电系统的供电效率，同时还减少了用电安全问题的发生概率[7]。与此同时，风-光互补发电系统对于一些偏远地区也能很好提高基础供电，进一步改善居民的用电需求。

3 风-光互补发电系统在云端平台的应用

3.1  海岛供电

大陆外的海岛地区，由于基础设施较为落后，因此常年受到供电困难问题的困扰，但其独特的海岛环境，非常适用于风-光互补发电系统的运作。海岛四周都是海洋，不可避免会有大量的风能途径海岛，风-光互补发电系统能够合理地将其利用[8]。再加上海岛附近的日照较强，也同样适合对太阳能的利用，合理地应用风-光互补发电系统，并搭配云端平台，能够有效解决海岛供电问题，并进行智能化控制，实现对海岛地区供电的远程调控。

3.2  偏远地区供电

国内偏远地区具有地广人稀的特点，并且普遍屬于高原环境，因此传统电网的效率非常低且成本高，再加上人口流动的影响，无法满足于该类地区的供电需求。风-光互补发电系统能够有效控制偏远地区的供电成本，相对传统电网而言，也更适用于当地游牧民习惯迁移的特点，更符合该地区供电设施的建设需求。同时搭配云端平台，根据人口密度来建设供电系统，最大化保障偏远地区居民的用电问题。

3.3  生态城市供电

城市化和工业化在近些年的大力发展，造成城市污染问题愈发严重。过去建设的传统供电设施还排放大量的有害废物，对居民的生活环境造成了影响。再加上传统供电设施对资源的消耗巨大，违背了可持续发展的原则。而风-光互补发电系统借助云端平台，能够在保障居民日常用电的前提下，对废水处理、资源分配等方面提供帮助，将富裕的电能利用到各个地方，从而避免了电能的浪费[9]。同时搭配云端系统还能为冬季以及恶劣天气（暴雨、打雷、下雪）提前做好电能的储备，以免发生供电不足的情况。

3.4  智能生活供电

随着科学技术的发展，风-光互补发电系统已被运用到人们的生活中，汽车、邮轮、房屋阳台以及楼顶，都可作为接受风能和太阳能的媒介，同时搭配云端系统，能够适时把控电能的储能和供电情况，为人们的智能生活带来便利[10]。

4   结语

综上所述，风-光互补发电系统不仅能够促进资源的可持续发展，还能为生态文明建设提供帮助，合理地运用云端平台，能够为人们的生活带来更大的便利。

[参考文献]

[1]华君叶，廖以燕，李贵，等.风光互补发电系统性能实验研究[J].热力发电，2018（2）：25-30.

[2]胡滢，臧大进，张勇，等.基于知识融合PSO的风光互补发电系统优化[J].控制工程，2019（5）：3-9.

[3]王兴贵，李源启.风光互补发电系统中一种最大功率分时跟踪控制方法[J].兰州理工大学学报，2019（1）：103-106.

[4]戴嘉彤，董海鹰.基于抽水蓄能电站的风光互补发电系统容量优化研究[J].电网与清洁能源，2019（6）：80-86.

[5]孔小兵，刘向杰，韩梅，等.风光互补发电系统的分级递阶分布式预测控制[J].中国科学（信息科学），2018（10）：1316-1332.

[6]葛笑寒.基于风光互补发电系统的充电桩设计与仿真[J].湖州职业技术学院学报，2019（2）：66-69.

[7]陈鼎，孙一凡，何平，等.单开关控制风光互补发电系统的控制策略研究[J].节能技术，2018（5）：466-471.

[8]荣浩博.基于双转子发电机的风光互补发电系统优化策略研究[J].电子测试，2020（9）：74-76.

[9]李迎，陈露，徐启帆，等.吉林建筑大学城建学院风光互补发电示范项目研究与实践[J].中国新通信，2018（18）：191-193.

[10]和萍，姚依林，耿斯涵，等.风光互补发电系统对电网低频振荡特性的影响之研究现状述评[J].轻工学报，2018（2）：76-86.

（编辑 王永超）