论文总字数：30382字

摘 要

随着全球环境污染日益严重，各国都在积极发展新能源，希望能够用新能源代替传统化石能源，以降低对环境的压力。风力发电的发电量在全球范围内来看都是逐年增长的，并且风电、水电和核电是新能源领域应用比较广泛的几类能源。由于风力发电技术日益成熟加之太阳能光伏发电和风力发电在时间上的互补性，近年来风光互补发电技术在在新能源领域备受关注，对风光互补发电系统的研究自然也有很多。

本文主要是利用工程经济学相关分析方法，对家用风光互补发电系统应用的可行性进行了分析。首先我系统地了解了风光互补发电系统的工作原理，以及风力和太阳能光伏发电的相关理论知识。接下来就通过多方对比最终选择芝加哥为系统安装地点来进行可行性分析，为了计算更有说服力我选择了国内某具体的风光互补发电系统来进行分析。紧接着我了解计算了芝加哥地区的风光资源的分布，以及那里居民的用电情况，这样一来就可以计算出该系统的年均发电量以及之后15年内的现金流量，结果发现该系统15年后带来的累积收入已经远远大于系统本身的价值，几乎相当于零投入的投资。最后为了降低系统成本我提出使用屋顶通风设备来充当风叶发电的设想，现在设计和制造过程仍在进行中，后续工作主要是对该风叶的系统的整体性能进行测试。

关键词：风力发电、太阳能光伏发电、风光互补发电系统、可行性

Abstract

As the world increasingly serious environmental pollution, countries are actively developing new energy, hoping to replace traditional fossil fuels with new energy, to reduce the pressure on the environment. Wind power generating capacity in the global perspective is growing year by year, and the wind, hydroelectric and nuclear energy are new fields of application of broader categories of energy. As the wind power generation technology growing maturity coupled with solar photovoltaic and wind power at the time of the complementary, in recent years, wind and solar power generation technology are concerned in the field of new energy, so there are many studies of hybrid wind and solar power generating system.

In this paper, I use some related economic method to do feasibility analysis on hybrid wind and solar generating power system. First I comprehensively understand the principle of this kind of system, the related theory about wind and solar generating power. Next I choose Chicago to place the system and do feasibility analysis, and in order to make my analysis more convinced, so I choose a specific domestic system to calculate. Then I calculate the distribution of wind and solar resources and residential electricity consumption in Chicago. So next I can calculate the generating capacity of this system and the cash flow after 15 years and found that this investment had a high income, almost equivalent to zero input investment. Finally, I put forward a idea, I think we can use the no power roof ventilation equipment to be the blade in this system, now design and manufacturing process is still in progress, follow-up work is mainly that test the overall performance of the system.

Keywords: wind power, Solar photovoltaic, hybrid wind-solar generating power system, feasibility

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 １

1.1 研究背景和意义 １

1.2 国内外研究现状 ５

1.2.1 国外研究现状 ５

1.2.2 国内风光互补发电系统的研究现状 ６

1.3 论文研究内容和方法 ７

1.3.1 论文研究内容和工作 ７

1.3.2 论文研究方法 ７

1.4论文组织结构 ８

第二章 风光互补发电系统的工作原理 ８

2.1 典型的风管互补发电系统 ８

2.2 风力发电机 ８

2.3 光伏发电模块 ９

2.4 控制逆变器 １０

2.5 蓄电池 １１

第三章 对芝加哥风光资源的分析 １１

3.1 风能资源的描述 １１

3.2 芝加哥风力资源分析 １４

3.3 太阳能资源的描述 １６

3.4芝加哥太阳能资源分析 １８

第四章 某家用风光互补发电系统在芝加哥地区的应用的可行性分析 １９

4.1 芝加哥地区用户用电量分析 １９

4.2 某5kw家用风光互补发电系统发电量估计 ２０

4.2.1 风力发电估计 ２０

4.2.2 太阳能发电估计 ２１

4.3 某5kw家用风光互补发电系统效益分析 ２２

4.4 本章小结 ２５

第五章 一种新型风叶的风力发电机 ２５

5.1 如何降低系统成本 ２５

5.2 使用无动力屋顶通风设备来发电 ２６

5.2.1 提出设想 ２６

5.2.2 系统的设计工作 ２６

5.3 本章小结 ２８

第六章 总结与展望 ２８

6.1 结论 ２８

6.2 工作总结 ２９

6.3 未来展望 ２９

致谢 ３０

参考文献 ３０

绪论

研究背景和意义

我国目前环境污染形势严峻，其中最严重的是空气污染和水污染。目前我国空气污染指数包括二氧化硫、氮氧化物、SPM等，其中空气污染物的主要来源是燃料燃烧，汽车尾气和工业废气，固体废物处理等，根据大气污染物成分和燃料性能，空气污染可分为煤烟污染，油污染，混合污染和特殊污染。在中国的能源结构中，煤炭占所有能量的70％以上，但煤利用率只有约30％，并且在我国的空气污染主要类型是煤烟污染。煤的燃烧已引起严重的雾霾，但是由于技术原因，很难去除杂质如煤中的硫，其中煤燃烧释放的气体是造成雾霾的一大原因。因此为了环境与经济的可持续发展，我国也在积极寻找新能源的使用^[1] 。

表1-1 我国2008~2014年能源消费总量及构成^[2]

由表1-1可以看出我国在2008~2014年之间的能源消费总量是持续增长的，虽然传统能源煤炭石油的使用量占消费总量的比重是逐年下降的，但从使用量来看还是逐年上升的。新能源水电、核电、风电占能源消费总量不论从比重还是使用量都是逐年上升的。

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