하이브리드 풍력-태양광 발전 시스템의 전망은 어떠한가? 6가지 주요 응용 분야와 경제적 이점 분석

불리한 날씨 조건, 예를 들어 바람이 없는 날이나 비가 오는 날에 독립적인 풍력 및 태양광 발전의 불규칙성으로 인해, 원격 지역에서 이러한 기술 중 하나만 사용하려면 지속적인 전력 공급을 보장하기 위해 대용량 에너지 저장 장비가 필요합니다. 태양광 패널, 풍력 터빈, 배터리를 효과적으로 통합함으로써 하이브리드 풍력-태양광 발전 시스템은 단일 소스 발전의 불규칙성을 해결하고 상대적으로 안정적인 전력을 제공할 수 있습니다. 이 기술은 주로 중국에서 다음과 같은 분야에 적용됩니다.

원격 농촌 지역의 주거 및 생산용 전력

중국에는 8억 명의 농촌 주민이 있으며, 그 중 약 5%는 아직 전기에 접근하지 못하고 있습니다. 이러한 전기 미공급 마을은 종종 풍력과 태양광 자원이 풍부한 지역에 위치해 있어, 하이브리드 풍력-태양광 시스템이 유망한 솔루션입니다. 표준화된 하이브리드 시스템을 배치하면 지역 경제 발전을 가속화하고 생활 수준을 개선할 수 있습니다. 이러한 시스템을 통해 풍부한 재생 가능 자원을 활용하면 원격 지역 인구에게 가장 적합하고 비용 효율적인 전력 서비스를 제공하며 지속 가능한 발전을 촉진합니다.

현재 중국의 대부분의 원격 재생 가능 에너지 발전 시스템은 조명 및 가정용 수요만 공급하며, 생산적 부하를 제외하고 있어 경제적 실현 가능성이 저하됩니다. 경제적 지속 가능성 달성에는 시스템 소유권, 관리 메커니즘, 요금 구조, 생산적 부하 관리, 정부 지원금의 출처, 양, 배분 채널 등 복잡한 요소가 포함됩니다. 그러나 이러한 지속 가능한 모델은 중국과 같은 개발 도상국에 깊은 의미를 갖습니다.

야외 LED 조명 응용

야외 조명은 세계 전력 소비의 약 12%를 차지합니다. 에너지 부족과 환경 문제의 증가와 함께, 하이브리드 풍력-태양광 LED 조명 기술이 전 세계의 주목을 받고 있습니다. 이 시스템은 컨트롤러를 통해 태양광과 풍력 에너지를 보완하여 배터리를 지능적으로 충전합니다. 밤에는 주변 조도에 따라 LED 조명이 자동으로 켜지고 꺼집니다. 지능형 컨트롤러는 무선 네트워킹을 통해 원격 모니터링, 제어, 데이터 수집(원격 측정, 원격 제어, 원격 통신)을 지원하며 고장 감지, 방범 알람, 운전 상태 점검 등의 고급 컴퓨터 관리를 지원합니다. 대표적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

• 도로 조명 (고속도로, 주요 도로, 보조 도로, 지선)

• 커뮤니티 조명 (가로등, 중정 조명, 잔디 조명, 매몰 조명, 벽등)

개발된 프로젝트에는 지능형 하이브리드 풍력-태양광 LED 가로등, 커뮤니티 조명 시스템, 경관 조명, 터널 조명 등이 포함됩니다.

해양 항법 지원

중국의 일부 항법 지원 시스템, 특히 등대에서는 태양광 발전 시스템을 채택하고 있지만, 장기간의 나쁜 날씨 동안 태양광 발전이 부족해 배터리 과방전과 조명 실패로 인해 배터리 성능이 저하되는 문제가 발생합니다.

나쁜 날씨는 종종 강한 바람과 함께 발생하는데, 태양광 에너지가 낮을 때 풍력 에너지는 일반적으로 풍부합니다. 따라서 풍력 위주, 태양광 보조 하이브리드 시스템은 전통적인 태양광 시스템을 대체할 수 있습니다. 하이브리드 시스템은 환경 친화적이고, 오염 없으며, 유지 관리가 필요 없으며 설치와 사용이 쉽습니다. 이러한 시스템은 봄/여름과 같은 좋은 날씨에서는 태양광으로 작동하며, 겨울, 봄 또는 장기간의 비가 오는 기간에는 태양광 입력이 부족할 때 풍력-태양광 하이브리드 발전을 활성화합니다.

고속도로 모니터링 장비의 전력 공급

고속도로 감시 카메라는 일반적으로 24시간 365일 작동합니다. 개별 전력 소비는 낮지만, 많은 수의 장치로 인해 전체 에너지 사용량이 상당합니다. 전통적인 전력망은 에너지 효율적이지 않으며, 전력 케이블 도난으로 인해 손실이 크고 유지 관리 비용이 증가합니다.

감시 포인트가 널리 퍼져 있고 선형적으로 분포되어 있어 전력망 연결은 어렵고 비용이 많이 듭니다. 태양광 PV는 여전히 비싸지만, 풍력은 상대적으로 저렴합니다. 풍력과 태양광의 상보성은 고속도로 모니터링과 같은 분산된 원격 지역 응용 분야에서 하이브리드 시스템이 독특한 장점을 가지고 있습니다. 하이브리드 시스템을 사용하면 케이블 설치가 필요 없어 도난 위험이 줄어듭니다. 장기간의 비와 낮은 일조량, 부족한 풍력과 같은 극단적인 날씨에서도 기존 전력망 라인이 배터리를 자동으로 충전하여 중단 없는 운영을 보장합니다. 각 모니터링 포인트가 독립적으로 작동하므로 한 곳의 장애가 다른 곳에 영향을 미치지 않습니다.

통신 기지국

많은 섬과 산악 지역은 전력망에서 멀리 떨어져 있지만, 관광, 어업, 해양 활동을 위한 통신 인프라가 필요합니다. 이러한 기지국은 비교적 적은 전력 요구 사항을 가지고 있습니다. 전력망 확장은 비용이 너무 많이 들며, 디젤 발전기는 연료 운송 비용이 높고 신뢰성이 낮으며 유지 관리가 어렵습니다.

신뢰할 수 있는 장기적인 전력 솔루션은 현지 자연 자원에 의존해야 합니다. 섬에서는 태양광과 풍력 에너지가 풍부하고 시간과 공간적으로 매우 상보적입니다. 하이브리드 풍력-태양광 시스템은 기지국에 대한 신뢰성 있고 경제적인 원격 지역 전력 솔루션을 제공합니다. 현장 유지 관리 인력을 통해 디젤 발전기를 백업으로 포함할 수 있으며, 이를 통해 태양광 배열과 풍력 터빈의 용량을 줄이고 전체 시스템 비용을 낮추며 신뢰성을 향상시킬 수 있습니다.

수력 펌핑 저장 발전소

하이브리드 풍력-태양광 펌핑 저장 발전소는 풍력과 태양광을 직접 사용하여 수력 펌프를 구동하여 에너지를 저장합니다. 이렇게 저장된 물은 안정적인 전력 생산을 위해 사용됩니다. 이 접근법은 전통적인 수력 발전과 풍력, 태양광을 통합하여 그들의 시간과 공간적인 상보성을 활용합니다. 이는 원격 지역에서 전력망에 도달할 수 없는 경우에 적합하며, 에너지 개발에서 생태 보호를 지원합니다. 주요 요구 사항은 다음과 같습니다:

• 전환 과정 전반에 걸친 에너지 절약

• 자기 순환 펌핑 시스템 내의 수량 균형

전통적인 수력 발전보다 약간 비싸지만, 이 시스템은 겨울철에 소규모 수력 발전소가 직면하는 계절적인 가동 중단 문제를 해결합니다. 따라서 하이브리드 풍력-태양광 펌핑 저장은 적합한 위치에서 유일한 기술적, 경제적 장점을 제공하며 실용적인 에너지 솔루션이 될 수 있습니다.