風光互補技術(shù)在LED顯示屏上的應用

摘 要：能源是人類社會生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要基礎(chǔ)。但隨著中國經(jīng)濟的快速發(fā)展，能源的需求越來越大。因此化石燃料能源面臨日益減少的處境。同時由于化石能源的過度利用也使得環(huán)境惡化加重。因此，綠色清潔的新能源越受重視。本文主要介紹了風光互補系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和工作原理以及在生活中的應用。

關(guān)鍵詞：風光互補系統(tǒng)；新型能源；LED電子顯示屏；發(fā)展前景

中圖分類號：TM923

人們對能源的越來越重視，風能光能作為可重復利用的可再生能源，已經(jīng)成為研發(fā)重點。我國大部分地區(qū)屬于季風氣候區(qū)。一般冬季風大，太陽能輻射小。夏季風小，太陽輻射大。風能和太陽能正好可以相互充分利用采用風光互補系統(tǒng)可以很好的克夫太陽能和風能提供能量的隨機性和間歇性的缺點，實現(xiàn)連續(xù)供電的目的。

1 風光互補發(fā)電概述

風光互補發(fā)電系統(tǒng)就是將風力發(fā)電機和太陽能電池方陣兩種發(fā)電設(shè)備聯(lián)合起來共同發(fā)電的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，它可以將風能和太陽能的優(yōu)劣進行互補，達到最大發(fā)電效果和最長的發(fā)電時間。

1.1 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的各部分組成和運行原理。一套完整的風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風力發(fā)電機組，太陽能電池組件，逆變器，蓄電池組，直流交流負載等多部分組成。風光互補發(fā)電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)設(shè)計思路圖如圖1

圖1

根據(jù)這種設(shè)計風光互補發(fā)電系統(tǒng)由風力大小和太陽輻射的情況，可以有三種工作方式。（1）風力發(fā)電機組單獨向負載供電。（2）太陽能發(fā)電系統(tǒng)單獨向負載供電。（3）兩個系統(tǒng)聯(lián)合為負載供電。

1.2 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的特點。相比于風力發(fā)電和光能發(fā)電的獨立系統(tǒng)，風光互補發(fā)電系統(tǒng)具有很多的特點。（1）風光互補發(fā)電系統(tǒng)彌補了風力發(fā)電和光能發(fā)電系統(tǒng)在資源上的缺陷，利用風能和太陽能的互補性，提供了較為穩(wěn)定的電能；（2）在風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，風力發(fā)電和光能發(fā)電系統(tǒng)可以共用一套蓄電池組和逆變環(huán)節(jié)，減少了系統(tǒng)的造價；（3）整個系統(tǒng)是兩種發(fā)電系統(tǒng)進行互補運行。因此，在保證同等供電的情況下，可達達減少儲能裝置的容量；（4）風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用戶需要合理配置系統(tǒng)容量，在不影響供電可靠性的情況下減少了系統(tǒng)造價。風光互補發(fā)電系統(tǒng)可以根據(jù)用戶所在地的季節(jié)和天氣變化情況優(yōu)化設(shè)計方案，在滿足用戶需求的情況下節(jié)約資源；（5）風光互補發(fā)電系統(tǒng)利用的這兩種能源的儲量都是無限的，同時這兩種能源的存在具有普遍性可以就地取用。綠色能源在利用是幾乎不產(chǎn)生任何污染，它的清潔性是任何其他能源所不能代替的。而且這兩種能源不需要購買，不需要交稅，只需系統(tǒng)組裝材料費用，相對后期來說還是具有一定的經(jīng)濟性。

由思路圖1可以畫出風光互補發(fā)電系統(tǒng)基本組成框圖如圖2

圖2

2 風光互補發(fā)電系統(tǒng)在LED顯示屏上的應用

新能源的發(fā)展是不可遏制的，我國的太陽能發(fā)電技術(shù)已有一定的發(fā)展，但是造價和組裝材料費用偏高，推廣受到一定的限制。風光互補發(fā)電系統(tǒng)的成本雖然高于太陽能發(fā)電，但是它的可靠性更高，市場前景廣闊，已經(jīng)逐漸得到認可。

圖3

如上圖3所示，我國各大小城市的廣場中心，商場樓盤，政府部門前面基本都豎有LED顯示屏。其LED顯示屏是為了顯示公告，招聘信息，路標，廣告等動態(tài)信息作用的。據(jù)不完全統(tǒng)計，全國大小城市這樣的LED顯示屏隨處可見，不計其數(shù)。而這些顯示屏每年的線路鋪設(shè)費用，用電費用是一筆龐大的經(jīng)濟支出。這個其實給可再生能源創(chuàng)造了極大的市場機遇?？梢院芎玫睦蒙鲜鲲L光互補發(fā)電系統(tǒng)來代替市電的作用。這樣就可以全自動電子開關(guān)，無需市電的供給，十一個極為理想的供電系統(tǒng)。

2.1 風光互補發(fā)電系統(tǒng)與LED顯示屏組合系統(tǒng)的組成。組成有：太陽能器件，風力發(fā)電機，風力發(fā)電機支撐桿，控制逆變器，控制器，LED電子顯示屏，蓄電池，機柜，燈源燈具，導線極其安裝附件。

根據(jù)上述風光互補發(fā)電系統(tǒng)原理可將這兩者進行結(jié)合使用，由風光互補發(fā)電系統(tǒng)的控制框圖可以知道系統(tǒng)工作的大致程序，因此可以設(shè)計出風光互補發(fā)電系統(tǒng)與LED顯示屏組合系統(tǒng)的基本概念的模擬圖。此系統(tǒng)安裝后的模擬圖如圖4

圖4

這種系統(tǒng)應用在LED顯示屏上，整體效果看起來簡潔而不失大氣，細膩而不失唯美。除了具體的用處，還可以成為一種漂亮的景觀，同時可以彰顯綠色能源的好處，體現(xiàn)科學技術(shù)的進步。

由這個模擬圖可以畫出風光互補LED顯示屏原理的控制方框圖5

圖5

這個系統(tǒng)的原理就是利用風光互補發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)成，通過風力發(fā)電機和太陽能電池經(jīng)過控制逆變器給蓄電池充電，然后由LED顯示屏控制器控制其顯示屏的開啟和關(guān)閉，并且這個LED顯示屏還提供了太陽能電池防反沖，太陽能電池接反，蓄電池接反，蓄電池開路，風機自動剎車和手動剎車等多種保護，及其便利和實用。

2.2 風光互補發(fā)電系統(tǒng)安裝的要求。（1）注意選擇安裝位置，盡量保證電池組件和風力發(fā)電機在任何時段能夠接受陽光，最好避免樹葉和高層建筑物的遮擋，避免影響系統(tǒng)的正常工作；（2）穿線時一定要注意導線勿夾在燈桿的連接處，導線的連接處應該連接牢固且用PVC膠帶纏繞。系統(tǒng)內(nèi)各部件之間的電路連接應固定可靠的連接，不允許使用插座，插頭的方式連接。對系統(tǒng)以外的電路，所有由于暴露而受損的導線都要用導線管進行保護。對控制器和蓄電池可以安裝在一個配電柜中，放在室外人員不易接觸和通風良好的地方，這樣可以防止不必要的危險和方便維修檢查；（3）使用時，為了保證美觀和電池組件能更好的接受太陽輻射，電池板方陣傾角應保持方陣表面的干凈，以免影響發(fā)電量而且要定期檢查所有安裝部件的牢固程度。而且電池板方陣的安裝角度應按照所在城市的年平均日照時間及最佳安裝傾角安裝，一般傾角都會超過30度。如圖6：

圖6

最后就要對已經(jīng)安裝好的系統(tǒng)進行性能檢測和調(diào)試，將所有的數(shù)據(jù)，功率配置調(diào)節(jié)到正常工作的狀態(tài)。

2.3 風光互補發(fā)電系統(tǒng)應用在LED顯示屏上的優(yōu)勢。風光互補發(fā)電技術(shù)也在發(fā)展，屬于一種新型的綠色環(huán)保發(fā)電方式。這技術(shù)應用在LED顯示屏上，省去了埋地電纜供電這一過程。不需要輸電線路，不消耗電能，無需架線，無需專人控制和管理，維修方便。更重要的是有著明顯的經(jīng)濟效益，免除了后期大量電費支出的成本。不消耗任何非再生性能源不向大氣中排放污染性氣體，完全按符合國家節(jié)能環(huán)保政策的要求。LED顯示屏基本都放在吸引人們目光的地段，風光互補發(fā)電系統(tǒng)如果應用在這上面，將會成為一道獨特的風景線，同時也向人們宣傳這種綠色環(huán)保的理念，讓更多的人了解這門技術(shù)，從而支持和發(fā)展這種技術(shù)。

2.4 不足之處。地區(qū)限制，因為這個系統(tǒng)安裝位置極其重要。所以適合這個系統(tǒng)的LED顯示屏并不是全部。有一定的選擇性。這個系統(tǒng)安裝的費用會稍稍昂貴，因為它是兩種系統(tǒng)相結(jié)合而成的，大面積的實施需要一筆不小的經(jīng)費，會對這個技術(shù)的推廣有一定的阻礙性，尤其是在相對平困的一些地區(qū)。

2.5 風光互補發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展前景。風力發(fā)電，太陽能發(fā)電是目前世界上成本最接近常規(guī)電力，發(fā)展最快的兩種發(fā)電方式。受到了越來越多的國家和科研人員的重視，而近年來，我國這兩種發(fā)電市場快速擴大，這兩種發(fā)電系統(tǒng)的技術(shù)也得到了很好的同步發(fā)展。而這兩者的結(jié)合的風光互補發(fā)電系統(tǒng)得到的電力更加穩(wěn)定?？梢灶A測隨著風光互補發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的快速發(fā)展，風光互補發(fā)電將成為我國可再生能源中極具規(guī)?；_發(fā)條件和商業(yè)化發(fā)展的一種新能源，是成本最低的溫室氣體減排方案之一。風光互補發(fā)電技術(shù)在LED顯示屏上的使用是新興的新能源的一個新發(fā)展。其未來的前景和技術(shù)將會得到不可限量的發(fā)展和改進。

3 結(jié)束語

一種可再生，無污染，零排放的綠色新能源太陽能和風能已經(jīng)逐漸成為世界大力提倡和利用的主要能源。本文重點介紹了風光互補發(fā)電系統(tǒng)在LED顯示屏上的運用極其技術(shù)特點和優(yōu)勢。也看出了這種技術(shù)的光明前景。期待人們對這個技術(shù)積極的開展研究，以便早日推廣使用，造福人類。

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作者簡介：李典誥（1992-），男，大學本科，研究方向：電子信息科學與技術(shù)。

作者單位：湘潭大學，湖南湘潭 411100