風能作為一種比較利于開發(fā)利用的能源，與太陽能具有很大的互補性，將太陽能與風能相結(jié)合，開發(fā)風光互補燈具，可以彌補太陽能和風能相互之間的不足（見圖1）。白天太陽光最強時，風很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大，風能就會加強。在夏季，太陽光強度大而風小，冬季，太陽光強度弱而風大。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有成為{zj0}匹配的可能性，采用風光互補技術(shù)，可以在一定程度上減少太陽能電池組件的配比，并降低了燈具的成本。價格低、性能穩(wěn)定的風光互補燈具比單一能源的太陽能燈具更加容易被消費者所接受，更利于推廣。 

圖（1）

    目前在市場上，常見的風光互補燈具主要有兩種用途，一種是戶用風光互補系統(tǒng)。大都是在遠離電網(wǎng)或不利于鋪設(shè)電纜導(dǎo)線的地區(qū)，如安裝在內(nèi)蒙古偏遠牧區(qū)的風光互補系統(tǒng)，已普遍被牧民們使用，國家也給于很好的補貼和支持，這種綠色環(huán)保的電能給牧民的生活水平帶來很大的提高。與此同時由于氣候環(huán)境的惡劣，大風天氣的時候作用于風輪的能量過大，使風輪飛車可能對整個系統(tǒng)造成一定的破壞。在這種情況下，牧民在風機尾舵上用繩子人工對尾舵進行側(cè)偏，使風機葉輪旋轉(zhuǎn)平面與風向形成一定的夾角，從而減少風能的吸收，避免了風輪飛車對整個系統(tǒng)造成的破壞。另外風機大都采用同步三相交流發(fā)電機，接線電纜直接由發(fā)電機通過燈桿引入控制器，再由控制器將交流整流后存入蓄電池進行蓄能。因為風向的變化性，燈桿中的電纜經(jīng)過一段時間就會產(chǎn)生一定的纏繞，這時需要人工進行解纜，以避免電纜纏繞造成系統(tǒng)的短路或者斷路。另一種是風光互補路燈。在這些燈具上大多采用泄荷電阻進行單一的制動剎車，風力過大時通過在三相交流發(fā)電機的輸出端接入泄荷電阻，也可以采用輸出端進行斷路，以減小風輪的轉(zhuǎn)速來達到控制飛車的目的。

   風光互補路燈的構(gòu)成與技術(shù)原理

    1.風光互補路燈的構(gòu)成

   圖2給出了風光互補路燈的結(jié)構(gòu)圖。發(fā)電部分由負載（光源）、太陽能電池方陣、風力發(fā)電機、控制器及蓄電池組組成。

    圖2 風光互補路燈的結(jié)構(gòu)框圖

    2.總布局及主要部件概述

   風光互補路燈主要由燈桿、燈頭(含光源)、太陽能電池組件、風力發(fā)電機、蓄電池、控制器、側(cè)偏尾舵、回轉(zhuǎn)體以及連接導(dǎo)線等部件組成，如圖3所示。

   風光互補路燈的技術(shù)創(chuàng)新點、創(chuàng)新性

    1.圖示中的風光互補路燈采用六葉片風輪，實現(xiàn)低風速啟動，動態(tài)不平衡量相互抵消，運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)可靠，有效解決了大風飛車及不穩(wěn)定風速和風向帶來的安全隱患。葉片尖速比降低，減少葉片受力，保證風機葉片的運行平穩(wěn)，減小震動和噪音。當風速小于起動風速時，風機不能轉(zhuǎn)動。風速達到起動風速后，風機開始轉(zhuǎn)動，帶動發(fā)電機發(fā)電。輸出電能供給負載以及給蓄電池充電。當蓄電池組端電壓達到設(shè)定的{zg}值時，由電壓檢測得到信號電壓，通過控制電路進行開關(guān)切換，使系統(tǒng)進入穩(wěn)壓閉環(huán)控制，既得保持對蓄電池充電，又不致使蓄電池過充。在風速超過截止風速時，風機通過機械限速機構(gòu)使風力機在一定轉(zhuǎn)速下限速運行或停止運行，以保證風力機不致?lián)p壞。

    2.風光互補路燈通過優(yōu)化設(shè)計尾舵和回轉(zhuǎn)體之間的空間角度傾斜，jq計算尾舵的尺寸，合理設(shè)計尾舵的重量及分布，優(yōu)化外形設(shè)計。在風力較小的時候，依靠尾舵重力控制風機葉片迎風方向，達到低風速啟動的目的，并且風力發(fā)電機軸心和燈桿回轉(zhuǎn)體軸心側(cè)偏；在風力超過額定風速時，通過空間角度側(cè)偏尾舵的適當調(diào)整使葉片迎風角度最為合理，以達到減速的目的，側(cè)偏尾舵的擺動使風機更好更合理地吸收風能，提高整個系統(tǒng)的安全性能。當風速過大時通過側(cè)偏尾舵使風輪盡量減小迎風面積、少吸收風能，從而避免大風對整個系統(tǒng)造成的破壞。

    3.改進風機回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。回轉(zhuǎn)體是燈桿和風力發(fā)動機的連接部件，功能是使風力發(fā)動機在水平方向上實現(xiàn)迎風旋轉(zhuǎn)。通過jq計算和嚴格實驗設(shè)計發(fā)電機軸線和燈桿軸線的偏側(cè)距離，配合空間角度側(cè)偏尾舵實現(xiàn)對風機的機械調(diào)速。回轉(zhuǎn)體中置入集電環(huán)和電刷，將燈桿和集電環(huán)固定在一起，實現(xiàn)了不管任何風向都能將風力發(fā)電機輸出的電能都能通過電刷和集電環(huán)導(dǎo)入控制器，這樣燈桿中的電纜就不會纏繞，實現(xiàn)了無人職守免解纜的目的，徹底解決燈桿中的線纜纏繞問題，提高了系統(tǒng)的可靠性和安全性。

    4.控制器利用常閉觸點確保系統(tǒng)安全，大風情況下即使繼電器損毀也能啟動泄荷電阻，起到保護的功能。同時控制器中加入測速裝置，采用脈沖頻率檢測原理精密檢測風機轉(zhuǎn)速，達到預(yù)定轉(zhuǎn)速時繼電器自動跳轉(zhuǎn)，確保風力發(fā)電機在大風飛車前接入泄荷電阻，使風機及時剎車限速；風速減小風機轉(zhuǎn)速降低至預(yù)定值時，測速裝置又會自動跳轉(zhuǎn)到蓄電池端，保證風機及時供電。

   產(chǎn)品特點

   環(huán)保節(jié)能：以太陽能、風能為能源，綠色環(huán)保、省電節(jié)能。

   使用安全：系統(tǒng)電壓低于36V，符合安全用電標準。

   造型美觀：采用全方位造型設(shè)計，美化城市照明環(huán)境。

   安裝簡單：不用鋪設(shè)電纜，安裝維護簡單、方便。

   成本降低：能源互補，減少配置，降低成本。

   使用方便：置入集電環(huán)，實現(xiàn)無人職守，免解纜。

   功效更高：低風速啟動，合理吸收風能，大風限速保護系統(tǒng)。

   風光互補路燈使用方便，實現(xiàn)無人職守，免解纜。低風速啟動，合理吸收風能，大風切出保護系統(tǒng)。使整個系統(tǒng)更加安全可靠，大大減少太陽能電池組件的配比，降低了燈具的設(shè)計成本，可以收到良好的社會和經(jīng)濟效益。風光互補路燈屬于國家產(chǎn)業(yè)政策大力提倡的領(lǐng)域，具有極大的經(jīng)濟效益和社會效益。