[实用新型]一种风力发电和太阳能发电一体化复合发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种风力发电和太阳能发电一体化复合发电系统。 

背景技术

风能取之不竭,耗之不尽。合理利用风能,既可减少环境污染,又可减轻越来越大的能源短缺所造成的压力。我国电源结构中75%是燃煤火电,为减少C02等温室气体排放、缓解全球气候变暖,发展风电等可再生清洁能源是有效措施之一。我国风力资源主要分布在二大风带：一是“三北地区”（东北、华北和西北地区），包括东北三省和河北、内蒙古、甘肃、青海、西藏、新疆等省区近200Km宽的地带，可开发利用的风能储量约2亿kW，约占全国可利用储量的79%。该地区风电场地势平坦，交通方便，没有破坏性风速，是我国最大的连片风能资源区，有利于大规模开发风电场，同时，该片区域的太阳能资源也很丰富；二是东部沿海陆地、岛屿及近岸海域。 

新一代效率更高的兆瓦级风力发电机的转子叶片直径达90米（2.5MW）至100m（3.6MWe），支撑这些转子叶片及发电机的支撑塔筒高度就更高了，最高甚至超过150米。从转子叶片下沿到地面的支撑塔筒部分仍然具有相当高度，此部分目前未见进行其它利用。自然条件下，风速和风向是随时变化的，因此不管哪种型号的风力发电机组都无法改变发电功率频繁变化的不稳定性问题，在风电大规模使用时，会对电网带来冲击。这种特点制约了风电的大规模发展。 

太阳能作为另一种可再生清洁能源，也在蓬勃发展，太阳能聚热发电（CSP）逐步为人们所认识和重视。CSP非常重要的优势是可以用很低的成本储存能量（热能），从而稳定输出电力，并且可以按照电网需求随时调节输出功率，而不必依赖当时的光照强度（甚至可以实现每天24小时按需输出电力），因此是一种很有潜力的电网稳定电源。CSP体系由吸热、传热、储热和换热部分组成。常见的CSP体系有槽式、塔式、碟式及菲涅尔阵列方式，其中塔式CSP具有温度参数高，光、热、电转化效率高等优点，但目前仍存在成本偏高的问题，其中集热接收塔的成本是其中的重要部分，降低接收塔建造成本，可提升塔式CSP的竞争力，目前分布塔式CSP技术发展很快，主要特点就是将以往的单一大型接收塔替换为若干小型接收塔，并减小每组定日镜尺寸，具有较大的竞争优势。其 每个小型接收塔对应的发电功率一般为1-5MW左右，与目前的风电单机功率相近。 

另外，聚光光伏发电（CPV）是一种能够节省电池用量的新型光伏发电技术，通过将太阳光以一定倍数会聚到光伏电池上，达到节省电池降低成本的目的。该CPV系统中，聚光成本占总体系统成本的大部分，只有聚光成本的大幅下降才能获得CPV系统的长足的发展。 

直驱型风电机组一般通过全功率变流器，对所发电能进行变换处理，得到符合电网标准的交流输出电力；光伏系统则通过逆变器进行相关处理。风电变流器和光伏逆变器在主体电路结构上有很大的相似性，均为高频逆变电路，可以共用。 

双馈式风机一般通过发电机输出三相交流电后经升压变压器输出并网，而光热发电一般通过热机带动发电机获得三相交流电力输出，二者有可能互相借用和补充，并使用同一套并网控制电路汇合输出并网电力，同时还可以进一步实现风电与光热发电的稳定功率汇合输出。 

在许多风力资源丰富的地域，往往太阳能资源也很丰富，反之亦然。将太阳能发电技术融合到当前正规模发展的传统风电产业中去，在不新增占地面积的情况下，将同一片区域的风力资源和太阳能资源综合利用起来。因此，是一项很有意义的工作。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种风力发电和太阳能发电复合一体化的解决方案，采用该方案的系统同时具备风力发电和太阳能发电能力，利用两种发电能力的优势互补实现大规模发展，利用风电支撑塔筒安装接收装置，利用CSP系统的储热能力稳定所述复合一体化发电系统的总电力功率输出，系统中的部分组件可同时被两种发电能力所利用，从而消减了一些重合的配置，降低了建造成本。这是一种具有低成本、高可靠性、稳定输出功率的发电系统。 

本实用新型提供一种风力发电和太阳能发电一体化复合发电系统；主要包括至少一套风力发电子系统和至少一套太阳能发电子系统；其特征在于，所述至少一套风力发电子系统的支撑塔筒上布置太阳能发电子系统的接收装置，接收 聚光系统汇聚的太阳光发电。 

进一步地，所述一体化复合发电系统还包括电源汇合处理装置，所述风力发电子系统所发电能（风电）和太阳能发电子系统所发电能（光电）通过电源汇合处理装置合并输出。 

进一步地，所述电源汇合处理装置包括功率分配电路和逆变电路，能根据风、光条件和输出需要，对风电、光电的输入电能进行变换处理以获得所需输出参数的电能。