张志慧
山东农业大学 山东省泰安市 271018
摘要：能源枯竭和全球变暖已经成为全球性的难题，为实现2035年碳达峰，2060年碳中和的目标，应积极促进能源利用低碳化，太阳能，风能进入高速发展时期。本文针对近年来各大高校智能充电桩的应用，提出一种利用风光互补发电系统作为一种清洁能源发电模式促进校园充电桩设施的进一步改革，寻找最优的改革方案，扩宽了清洁能源的应用面，也为新能源设施的推进提供一种新的思路。
关键词：风光互补发电系统 新能源设施 环保能源 充电桩规划
引言：近年来，我国电力系统电能的来源主要以火电为主，煤炭也不是一种清洁能源，迫切需要开发新的新型清洁能源。其中，太阳能与风能作为储量最大、分布最广的能源是目前人类所能利用的清洁能源。同时，各种规模的光伏发电站与风力发电装置在全国范围内投入建设、使用。近年来校园电动车使用量猛增，电动车凭借着体型小、便捷、速度快等深受大学生青睐。电动车的发展推动了智能充电桩的发展。据统计，大学生更愿意关注环保事业，愿意为绿色生活的方式买单，更愿意为大家的绿色文明出一份力[[[] 冯依一.基于新能源技术的电动汽车充电系统设计研究[C].北京工业大学,2019.]]。风光互补发电系统较强的互补性与稳定性，因此可以作为新型的充电桩补充电源有效的缓解电能使用紧张，获得更好的经济效益。
1风光互补发电充电桩运行模式
该系统由光伏电池、风力发电机、锂电池、DC/DC变换器、控制器、充电桩组成。由于风力发电机输出为交流电，而光伏电池发电为直流电，因此采用不同的变换控制器。负载采用锂电池，锂电池由于循环寿命长，耐用性好，而且在低温度下放电能力强，对环境友好，可适用地区范围广。
此系统采用并网发电模式，虽然风光互补发电系统通常作为一种离网式独立发电系统，风光互补发电系统较单能源供电系统具有输出功率高，稳定性更好，提升了供电系统的可靠性和供电质量，使之收外界环境和自然条件的影响较小[[[] 樊刚强;杨勇.分布式风光互补并网自动发电系统设计[J].现代电子技术,2021,44(08):119-122.]]，但是作为一种商业用途的发电系统，必须要保证稳定性和连续性，以备不时之需。当风光互补发电系统发电不足时，需要系统能够自动的切换到电网供电，以保证发电的稳定性。
2校园充电桩的应用
现阶段，校园电动车充电停车棚随处可见，而且电动车的猛增使得充电桩供不应求，由于停车棚顶棚较大，占用了较多的面积，因此，可以对顶棚进行光伏电池板的改造，将太阳能和风能转化为电能作为充电桩的补充能源，使之配合交流电网对电动车的充电。
为了保证校园用电安全，由于风光互补发电系统在夜间效率低，光依靠风力发电机可能面临着锂电池电量枯竭的问题，夜间充电桩多采用慢速充电模式，缓解夜间用电高峰期压力以及保证安全性。白天风力与太阳能同时发电，储存了较多的电能，因此，在白天采用快速充电模式，若在白天太阳能风能充足时，可以作为独立发电系统，减少电网使用，当白天需求量大于风光互补发电系统发电量时，该系统自动入网运行，作为辅助快速充电桩的一种能量供给形式，提高充电桩的电能质量，保证快速充电桩的平稳运行，同时减少了电网对该地区配电的影响。
3系统的可行性分析
根据《山东省设施农业气象观测数据质量控制与评估》中的气象数据[[[] 张晴原,?杨洪兴.建筑用标准气象数据手册[M].中国建筑工业出版社,?2012.]]，山东省地区全年太阳辐射强度较强且总量丰富，夏季最强冬季偏弱，而风能主要集中在冬季，因此风光互补系统全年都可以相互补充，提高供电稳定性与平衡性，在时间上白天太阳光辐射强但风力较小，夜间基本无太阳能但风力较强主要靠风力发电系统；在季节上，夏季太阳能资源丰富但风能较少，冬季日光日辐射强度较弱；在空间上，太阳能光伏电池板在下，风力发电机在上，充分利用空间，减少占地面积。
风光互补供电系统方案应用前景广阔，可视实际需要随时随地投入使用，整个过程绿色环保，安全无隐患、节能，一次投入、长期受益，性价比相当明显。
近年来我国大力推广太阳能电池板应用，政府已经开始重视清洁能源的应用，相关企业也增强研发能力，成本逐渐降低，国家和政府部门对太阳能发电产品提供优惠补贴政策，大大增加购买能力。
4对充电桩的规划
为实现充电设施系统的统一管理、优化运行，更好地满足电动车充电服务的需求，需要建设较为智能统一的电动车充电设施监控中心系统作为业务支撑平台，而监控总站的建设则是中心系统的硬件基础。监控界面主要由风光互补总控界面、供电系统监控界面、逆变系统监控界面、能源系统管理界面组成。风光互补总控界面实现对系统的整体监控，供电系统监控界面实现对风光互补发电电压、电流信号的监控，逆变系统监控界面实现对逆变器参数的设置和逆变电压、电流信号的监控。
充电设施改造充分考虑风能和太阳能的强度，并且符合国家出台的政策及标准，结合电网规划及输入、电动车放置的密度，充分考虑实际需要，保证校园内的供电设施的安全性与稳定性，为充电设施的运营提供保障。
5结语
为应对全球能源紧张的局势，应加强对新能源设施的开发与利用，风光互补发电系统充电桩与电网结合的模式将为新能源的利用提供了一个新的思路，不仅缓解校园内用电紧张的问题，也推动了电车的发展。该系统充分利用太阳能、风能等清洁能源，减少化石能源的使用，同时减少尾气排放，保护环境。
参考文献