混合动力

混合动力是不同技术之间的组合以产生动力。在电力工程中，“混合”一词描述了一个组合的电力和能量存储系统。混合动力中使用的电力生产商的例子有光伏、风力涡轮机和各种类型的发动机发电机——例如柴油发电机组。混合动力发电厂通常包含可再生能源组件（例如光伏），该组件通过第二种形式的发电或存储（例如柴油发电机组、燃料电池或电池存储系统）进行平衡。它们还可以为某些应用提供其他形式的电力，例如热量。

顾名思义，混合系统将两种或多种发电模式结合在一起，通常使用太阳能光伏(PV)和风力涡轮机等可再生技术。混合系统通过混合发电方法提供高水平的能源安全，并且通常会结合存储系统（电池、燃料电池）或小型化石燃料发电机，以确保xxx的供电可靠性和安全性。由于可再生能源技术的进步和随后石油产品价格的上涨，混合可再生能源系统作为独立电力系统在偏远地区提供电力正变得越来越流行。混合能源系统或混合动力通常由两种或多种可再生能源一起使用，以提供更高的系统效率以及更好的能源供应平衡。我们大多数人已经知道太阳能/风能/生物质发电系统是如何工作的，但是，所有这些发电系统都存在某种缺陷。例如，太阳能电池板的安装成本很高，并且在夜间或阴天无法获得峰值输出。同样，风力涡轮机在高风速下也无法安全运行，而低风速产生的功率很小。生物质植物在低温下会崩溃。因此，如果将这三者组合成一个混合发电系统，则可以部分/完全避免缺点，具体取决于控制单元。由于一个或多个缺点可以通过另一个来克服，如在北半球，通常可以看到，在刮风的日子里，太阳能是有限的，反之亦然，而在夏季和雨季，生物质能发电厂可以全速运转，因此发电量可以维持在上述条件下。太阳能电池板的成本可以通过使用玻璃透镜、镜子来加热流体，从而使风力和其他来源使用的普通涡轮机旋转。现在问题出现了，冬天的夜晚或多云的冬天风速非常低怎么办。这是氢的活动。众所周知，电解过程可以通过将水分解成氢气和氧气来产生氢气，可以储存；氢气也是一种很好的燃料，它与氧气一起燃烧产生水。氢气可用于在冬季维持生物质水库的温度，使其能够产生最佳量的沼气用于发电。如上所述，沼气是夏季的良好来源；在此期间，可用的太阳能也处于高峰期，因此如果对需求和供应进行适当的检查和计算，多余的能量可以用于生产氢气并可以储存。在阳光明媚、刮风和炎热的日子里，由于供应量xxx，涡轮机全速运转，多余的电力可用于制造氢气的过程。在冬季，电力消耗也较低，因此供应限制较低，并且消耗较少。

浮动太阳能通常被添加到现有的水电中，而不是一起建造。

混合能源系统的另一个示例是与风力涡轮机耦合的光伏阵列。这将在冬季从风力涡轮机产生更多输出，而在夏季，太阳能电池板将产生峰值输出。混合能源系统通常比风能、太阳能、地热或三联产独立系统产生更大的经济和环境回报。由于资源是反相关的，因此在许多地方，风能和太阳能系统的结合使用会产生更平稳的电力输出。因此，风能和太阳能系统的联合使用对于大规模电网整合至关重要。2019年，在明尼苏达州西部，安装了价值500万美元的混合动力系统。它通过2MW风力涡轮机的逆变器运行500kW太阳能，提高了容量系数并每年减少150,000美元的成本。采购合同将当地分销商限制为最多5%的自发电。已经存在的风力涡轮机上的太阳能电池板已经过测试，但会产生对飞机构成威胁的眩目光线。一种解决方案是生产不会反射太多光的有色太阳能电池板。另一个提议的设计是有一个垂直轴风力涡轮机，它涂有太阳能电池，能够从任何角度吸收阳光。其他太阳能混合动力包括太阳能-风能系统。风能和太阳能的结合具有两个来源互补的优势，因为每个系统的高峰运行时间发生在一天和一年的不同时间。这种混合系统的发电量比两个组成子系统中的每一个都更稳定且波动更小。

风能水电系统结合风力涡轮机和抽水蓄能产生电能。这种组合一直是长期讨论的主题，新斯科舍省电力公司于1970年代后期在其WreckCove水力发电站实施了一个也测试风力涡轮机的实验工厂，但在十年内退役。此后，截至2010年底，还没有其他系统在单一地点实施。风能水电站将全部或大部分风能资源用于将水抽入抽水蓄能水库。这些水库是电网储能的一种实现方式。风及其发电潜力本质上是可变的。然而，当这种能源用于将水抽入高处的水库（抽水蓄能背后的原理）时，水的势能相对稳定，可以在需要时通过将其释放到水电站来发电.该组合被描述为特别适用于未连接到较大网格的岛屿。在1980年代，有人提议在荷兰安装一个装置。IJsselmeer将用作水库，风力涡轮机位于其堤坝上。已经对Ramea岛（纽芬兰和拉布拉多）和下布鲁尔印第安人保留地（南达科他州）的设施进行了可行性研究。自2010年起，希腊伊卡里亚岛的一个装置已进入施工阶段。ElHierro岛是世界上xxx个风力水力发电站预计建成的地方。当前的电视称这是地球上可持续未来的蓝图。它旨在覆盖岛上80-xxx的电力，并计划于2012年投入运营。然而，这些预期在实践中并未实现，可能是由于水库容量不足和电网稳定性持续存在问题。xxx的可再生能源系统需要容量过剩的风能或太阳能。

尽管太阳能光伏发电在白天产生更便宜的间歇性电力，但它需要可持续发电资源的支持来提供全天候电力。具有储热功能的太阳能热电厂是清洁可持续发电，可全天候供电。它们可以完美地满足负载需求，并在一天内发现提取的太阳能过剩时充当基本负载发电厂。太阳能热（蓄热型）和太阳能光伏的适当组合可以完全匹配负载波动，而无需昂贵的电池存储。白天，太阳能蓄热电站额外的辅助电力消耗接近其额定容量的10%，用于以热能形式提取太阳能的过程。这种辅助电力需求可以从更便宜的太阳能光伏电站获得，方法是设想在一个地点混合太阳能热电站和太阳能光伏电站的混合太阳能电站。此外，为了优化电力成本，白天可以来自更便宜的太阳能光伏电站（33%发电），而一天中的其余时间来自太阳能储热电站（67%来自太阳能塔和抛物槽型），以满足24小时基本负载运行。季风季节阴天，当地因阳光不足，太阳能蓄热装置被迫闲置时，

一种储存风能的方法是通过电解水生产氢气。这种氢气随后用于在仅靠风能无法满足需求的时期发电。储存的氢气中的能量可以通过燃料电池技术或与发电机相连的内燃机转化为电能。成功地储存氢气有许多问题需要克服，例如电力系统中使用的材料的脆化。许多国家正在开发这项技术。2007年，一家名为WindHydrogen的澳大利亚公司进行了首次公开募股，旨在将该技术在澳大利亚和英国商业化。2008年，公司更名，将业务转向化石燃料勘探。2007年技术试验场包括：

风柴油混合动力系统结合了柴油发电机和风力涡轮机，通常与辅助设备（如储能、电源转换器和各种控制组件）一起发电。它们旨在提高发电能力并降低偏远社区和未连接电网的设施的发电成本和环境影响。风柴油混合动力系统减少了对柴油燃料的依赖，柴油燃料会产生污染并且运输成本很高。在20世纪后期，风力柴油发电系统一直在开发和试验中。在偏远社区开发了越来越多的可行站点，提高了可靠性并xxx限度地降低了技术支持成本。风能与柴油发电机组的成功整合依赖于复杂的控制，以确保间歇性风能的正确共享和可控的柴油发电，以满足通常可变负载的需求。风能柴油系统性能的常用衡量标准是风能渗透率，它是风能与输送的总功率之间的比率，例如60%的风能渗透率意味着60%的系统功率来自风能。风渗透数据可以是峰值也可以是长期的。南极洲的莫森站以及澳大利亚的珊瑚湾和布雷默湾等站点的风速峰值渗透率约为90%。改变风力输出的技术解决方案包括使用变速风力涡轮机控制风力输出（例如Enercon，Denham，WesternAustralia），控制需求，例如热负荷（例如Mawson），将能量存储在飞轮中（例如Powercorp、CoralBay）。一些装置现在正在转换为风能氢系统，例如加拿大的Ramea，该系统将于2010年完工。最近，在加拿大北部，采矿业建造了风-柴油混合动力系统。在加拿大西北地区的LacdeGras和努纳维克Ungava半岛的Katinniq的偏远地区，使用两个系统来节省矿山的燃料。阿根廷还有另一个系统。

在使用压缩空气储能(CAES)的发电站，电能用于压缩空气并将其储存在地下设施中，例如洞穴或废弃矿井。在高电力需求的后期，空气被释放以驱动涡轮机，通常使用补充天然气。大量使用CAES的发电站在麦金托什、阿拉巴马州、德国和日本运行。系统缺点包括CAES过程中的一些能量损失；此外，需要补充使用天然气等化石燃料意味着这些系统不能完全利用可再生能源。预计将于2015年开始商业运营的爱荷华储能园区将与CAES一起使用爱荷华的风电场作为能源。结合太阳能和地热也是可能的。

一种常见的类型是光伏柴油混合系统，结合了光伏(PV)和柴油发电机或柴油发电机组，因为光伏几乎没有任何边际成本，并且在电网上得到优先处理。柴油发电机组用于不断填补当前负载与光伏系统实际发电量之间的差距。由于太阳能是波动的，并且柴油发电机组的发电能力被限制在一定范围内，为了优化太阳能对混合动力系统整体发电的贡献，包括电池存储通常是一个可行的选择。使用太阳能和风能减少柴油的最佳商业案例通常可以在偏远地区找到，因为这些地点通常没有连接到电网，而且长距离运输柴油的成本很高。其中许多应用可以在采矿业和岛屿上找到2015年，在七个国家进行的一项案例研究得出结论，在所有情况下，混合微型电网和孤立电网都可以降低发电成本。然而，使用太阳能光伏发电的柴油供电电网的融资成本至关重要，并且在很大程度上取决于发电厂的所有权结构。虽然国有公用事业的成本降低可能​​很显着，但该研究还发现，考虑到研究时的历史成本，对于独立电力生产商等非公用事业而言，短期经济效益微不足道，甚至是负面的。

向风能和太阳能添加波浪能是可能的。完全可再生的混合动力发电厂（太阳能、风能、生物质能、氢能）由这四种可再生能源组成的混合动力发电厂可以通过以完全可控的方式适当利用这些资源来运行。混合能源欧洲-美国。欧洲的Caffese通过elpipes引入了混合动力传输与船用水力抽水蓄能器。Caffese项目是3个海洋大湖，发电量1800GW，并用elpipes传输。一部分1200GW生产水燃料-风能燃料-太阳能燃料2100亿升。（IEEEPowerandEngineeringSociety-GeneralMeeting2011年2月9日。Arpa-E、DoeUSA、MSEItaly、EuropeanCommission-Energy-Caffese计划和Consortium混合可再生能源系统作为独立的电力系统正在变得流行，用于在由于可再生能源技术的进步和随后石油产品价格的上涨而导致偏远地区混合能源系统或混合动力通常由两种或多种可再生能源一起使用以提供更高的系统效率以及更好的能源平衡供应