風(fēng)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(bǔ)性，將太陽能與風(fēng)能相結(jié)合，開發(fā)風(fēng)光互補(bǔ)燈具，可以彌補(bǔ)太陽能和風(fēng)能相互之間的不足（見圖1）。白天太陽光最強(qiáng)時(shí)，風(fēng)很小，晚上太陽落山后，光照很弱，但由于地表溫差變化大，風(fēng)能就會(huì)加強(qiáng)。在夏季，太陽光強(qiáng)度大而風(fēng)小，冬季，太陽光強(qiáng)度弱而風(fēng)大。太陽能和風(fēng)能在時(shí)間上的互補(bǔ)性使風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)在資源上具有成為{zj0}匹配的可能性，采用風(fēng)光互補(bǔ)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(jià)格低、性能穩(wěn)定的風(fēng)光互補(bǔ)燈具比單一能源的太陽能燈具更加容易被消費(fèi)者所接受，更利于推廣。 

圖（1）

    目前在市場上，常見的風(fēng)光互補(bǔ)燈具主要有兩種用途，一種是戶用風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)。大都是在遠(yuǎn)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(yuǎn)牧區(qū)的風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)，已普遍被牧民們使用，國家也給于很好的補(bǔ)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(shí)由于氣候環(huán)境的惡劣，大風(fēng)天氣的時(shí)候作用于風(fēng)輪的能量過大，使風(fēng)輪飛車可能對整個(gè)系統(tǒng)造成一定的破壞。在這種情況下，牧民在風(fēng)機(jī)尾舵上用繩子人工對尾舵進(jìn)行側(cè)偏，使風(fēng)機(jī)葉輪旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向形成一定的夾角，從而減少風(fēng)能的吸收，避免了風(fēng)輪飛車對整個(gè)系統(tǒng)造成的破壞。另外風(fēng)機(jī)大都采用同步三相交流發(fā)電機(jī)，接線電纜直接由發(fā)電機(jī)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(jìn)行蓄能。因?yàn)轱L(fēng)向的變化性，燈桿中的電纜經(jīng)過一段時(shí)間就會(huì)產(chǎn)生一定的纏繞，這時(shí)需要人工進(jìn)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(fēng)光互補(bǔ)路燈。在這些燈具上大多采用泄荷電阻進(jìn)行單一的制動(dòng)剎車，風(fēng)力過大時(shí)通過在三相交流發(fā)電機(jī)的輸出端接入泄荷電阻，也可以采用輸出端進(jìn)行斷路，以減小風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速來達(dá)到控制飛車的目的。

   風(fēng)光互補(bǔ)路燈的構(gòu)成與技術(shù)原理

    1.風(fēng)光互補(bǔ)路燈的構(gòu)成

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

    圖2 風(fēng)光互補(bǔ)路燈的結(jié)構(gòu)框圖

    2.總布局及主要部件概述

   風(fēng)光互補(bǔ)路燈主要由燈桿、燈頭(含光源)、太陽能電池組件、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、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(fēng)光互補(bǔ)路燈的技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)、創(chuàng)新性

    1.圖示中的風(fēng)光互補(bǔ)路燈采用六葉片風(fēng)輪，實(shí)現(xiàn)低風(fēng)速啟動(dòng)，動(dòng)態(tài)不平衡量相互抵消，運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)可靠，有效解決了大風(fēng)飛車及不穩(wěn)定風(fēng)速和風(fēng)向帶來的安全隱患。葉片尖速比降低，減少葉片受力，保證風(fēng)機(jī)葉片的運(yùn)行平穩(wěn)，減小震動(dòng)和噪音。當(dāng)風(fēng)速小于起動(dòng)風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)不能轉(zhuǎn)動(dòng)。風(fēng)速達(dá)到起動(dòng)風(fēng)速后，風(fēng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。輸出電能供給負(fù)載以及給蓄電池充電。當(dāng)蓄電池組端電壓達(dá)到設(shè)定的{zg}值時(shí)，由電壓檢測得到信號電壓，通過控制電路進(jìn)行開關(guān)切換，使系統(tǒng)進(jìn)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(fēng)速超過截止風(fēng)速時(shí)，風(fēng)機(jī)通過機(jī)械限速機(jī)構(gòu)使風(fēng)力機(jī)在一定轉(zhuǎn)速下限速運(yùn)行或停止運(yùn)行，以保證風(fēng)力機(jī)不致?lián)p壞。

    2.風(fēng)光互補(bǔ)路燈通過優(yōu)化設(shè)計(jì)尾舵和回轉(zhuǎn)體之間的空間角度傾斜，jq計(jì)算尾舵的尺寸，合理設(shè)計(jì)尾舵的重量及分布，優(yōu)化外形設(shè)計(jì)。在風(fēng)力較小的時(shí)候，依靠尾舵重力控制風(fēng)機(jī)葉片迎風(fēng)方向，達(dá)到低風(fēng)速啟動(dòng)的目的，并且風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸心和燈桿回轉(zhuǎn)體軸心側(cè)偏；在風(fēng)力超過額定風(fēng)速時(shí)，通過空間角度側(cè)偏尾舵的適當(dāng)調(diào)整使葉片迎風(fēng)角度最為合理，以達(dá)到減速的目的，側(cè)偏尾舵的擺動(dòng)使風(fēng)機(jī)更好更合理地吸收風(fēng)能，提高整個(gè)系統(tǒng)的安全性能。當(dāng)風(fēng)速過大時(shí)通過側(cè)偏尾舵使風(fēng)輪盡量減小迎風(fēng)面積、少吸收風(fēng)能，從而避免大風(fēng)對整個(gè)系統(tǒng)造成的破壞。

    3.改進(jìn)風(fēng)機(jī)回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)?；剞D(zhuǎn)體是燈桿和風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的連接部件，功能是使風(fēng)力發(fā)動(dòng)機(jī)在水平方向上實(shí)現(xiàn)迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)。通過jq計(jì)算和嚴(yán)格實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)電機(jī)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(shí)現(xiàn)對風(fēng)機(jī)的機(jī)械調(diào)速?；剞D(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(shí)現(xiàn)了不管任何風(fēng)向都能將風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(huì)纏繞，實(shí)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(diǎn)確保系統(tǒng)安全，大風(fēng)情況下即使繼電器損毀也能啟動(dòng)泄荷電阻，起到保護(hù)的功能。同時(shí)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(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)繼電器自動(dòng)跳轉(zhuǎn)，確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)在大風(fēng)飛車前接入泄荷電阻，使風(fēng)機(jī)及時(shí)剎車限速；風(fēng)速減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低至預(yù)定值時(shí)，測速裝置又會(huì)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到蓄電池端，保證風(fēng)機(jī)及時(shí)供電。

   產(chǎn)品特點(diǎn)

   環(huán)保節(jié)能：以太陽能、風(fēng)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(biāo)準(zhǔn)。

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

   安裝簡單：不用鋪設(shè)電纜，安裝維護(hù)簡單、方便。

   成本降低：能源互補(bǔ)，減少配置，降低成本。

   使用方便：置入集電環(huán)，實(shí)現(xiàn)無人職守，免解纜。

   功效更高：低風(fēng)速啟動(dòng)，合理吸收風(fēng)能，大風(fēng)限速保護(hù)系統(tǒng)。

   風(fēng)光互補(bǔ)路燈使用方便，實(shí)現(xiàn)無人職守，免解纜。低風(fēng)速啟動(dòng)，合理吸收風(fēng)能，大風(fēng)切出保護(hù)系統(tǒng)。使整個(gè)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(jì)成本，可以收到良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。風(fēng)光互補(bǔ)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(jì)效益和社會(huì)效益。