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摘要：风光互补发电系统近几年引起了许多专家学者的关注，也取得了一定的成果，并已经推广了日常生活中来。风光互补照明供电系统，充分利用清洁能源，实现零耗电、零排放、零污染。本文通过对风光互补发电系统的现状分析，从其技术原理入手，将重点放在了风光互补的发电部分，主要通过对风光互补发电原理及电路分析，为风光互补发电系统提供了一个很好的基础。
关键词：风光互补发电系统；太阳能电池板；太阳能发电原理；风光系统
1 绪论
1.1 课题的背景及意义
可再生能源的综合利用对我国社会经济的可持续发展和环境保护起着重要的作用。在当前可利用的几种可再生能源中，太阳能和风能是利用比较广泛的两种。太阳能和风能在资源条件和技术应用上都有很好的互补特性，在电能作为能量主要能量消耗形式的当今社会，综合考虑太阳能和风能在多方面的互补特性而建立起来的风光互补发电系统是一种经济合理的供电方式。
1.2 风光互补发电的提出及发展现状
1.2.1 风能、太阳能的特点
在当前可利用的几种可再生能源中，风能和太阳能是目前利用比较广泛的两
种。同其它能源相比，风能和太阳能有着其自身的优点:
（1）取之不尽、用之不竭
（2）就地可取无需运输
（3）无环境污染
风能、太阳能虽然存在上述优点，但也存在着一些弊端:
（1）能量密度低
（2）能量稳定性差
（3）季节性强
1.2.2 风光互补发电的应用现状
风光互补发电系统的研究一方面集中在系统的计算机仿真和优化设计，软件功能强大，能对一个风光互补发电系统进行精确的模拟运行，根据输入的发电系统的结构、负载特性以及安装地点风力、日照强度数据获得8760小时的运行结果。但它只是一个功能强大的仿真程序，并不具备优化设计功能。而在国内，香港理工大学同中科院广州能源所及中科院半导体研究所合作提出了了一整套利用以CAD进行风光互补发电系统优化设计的方法。
1.3 本文的主要内容
论文本着风能、太阳能综合利用的思想，从风光互补发电的目标入手，以典型的风光互补发电系统的结构为对象认真分析系统在整个运行过程中的能量生产、转换、储备和消费环节的工作状态，对系统的运行控制方式及方法进行剖析，归纳总结出切实可行的控制策略。最后，通过系统地分析和比较研究，结合微计算机控制技术开发研制了为风光互补发电提供可靠运行保障的控制系统，最后对未来风光互补发电系统的发展作了展望。
全文共分为__三__章，各章内容简介如下：
第一章：绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；
第二章：风光互补发电系统的运行结构；__
第三章：风光互补发电控制系统的研发；
2 风光互补发电系统的运行结构
2.1风光互补发电系统
风光互补发电系统的典型结构如下图所示。整个系统由能量产生环节、能量 存储环节、能量消费三个环节三部分组成。能量的产生环节又分为风力发电和光伏发电部分了，分别将风力、日照资源转化为高品位的电力能源；能量的存储环节由蓄电池来承担，如前文所述，引入蓄电池的主要作用就是为了尽量消除由于天气等原因引起能量供应和需求的不平衡，在整个系统中起到能量调节和平衡负载的作用；能量消耗环节就是各种用电负载，可分为直流负载和交流负载两类，交流负载连入电路时需要逆变器。
图1 风光互补发电系统结构
2.2风力发电机组
风力发电机组是风光互补发电系统中风能的吸收和转化设备。
2.2.1 风力机类型
作为风能接收装置的风力机，自古以来就有多种形式，特别是在近代得到了很大的发展。其分类方法有两种：
（1）以接受风能的形式可以分为升为式和阻力式；
（2）以风轮回转轴的方向，可以分为竖直轴式和水平轴式。
2.2.2 风力机工作特性
风力机起动时，需要一定的力距来克服其内部的摩擦力，这一力距称作风力机的起动力矩。起动力距与风力机本身传动机构的摩擦阻力有关，因此风力机有一个最低的工作风速，只有风速大于最低的工作风速时风力机才能工作。
2.2.3 风电机组的工作方式
可用于风力发电的变速恒频发电方式有多种。如交流/直流/交流系统、磁场调制发电机系统、交流励磁双馈发电机系统、无刷双馈发电机系统、爪极式发电机系统、开关磁阶发电机系统等。
2.3 光伏阵列
2.3.1 光伏阵列
是多片光伏模组的连接，也是更多光伏电池的连接，光伏阵列是最大规模的光伏发电系统。
2.3.2 光伏阵列工作原理
太阳能电池透过光生伏特效应可以将太阳光能转化成直流电能，但一块光伏模组（光伏板）能够产生的电流不够一般住宅使用，所以将数块光伏模组连接在一起而形成了阵列。
3 风光互补发电控制系统的研发
3.1 风光互补发电系统运行控制分析
风/光互补发电系统中，为了保证发电系统供电的连续性和稳定性，配置了蓄电池作为储能装置。而目前使用的铅蓄电池均不是为新能源发电系统专门设计的，因此系统中所选用铅蓄电池自身的一些缺点在发电系统的运行过程中表现得尤为突出。
3.2 控制系统的总体方案
风光互补发电系统的运行控制是一个较复杂的过程控制，我们可以采用工业上较为成熟的过程控制技术对该系统的运行状况进行监测控制和优化管理。这一方面保证了系统的可靠运行，另一方面也免去了系统在偏远地区进行人工维护的不便。
3.2.1 控制系统结构
（1）操作指导控制系统，在这种控制系统中，单片机的输出不直接用来控制生产对象，而只是对系统的过程参数进行收集、加工处理，然后输出数据。
（2）直接数字控制系统，利用单片机对多个被控参数进行巡回检测，将检测结果与设定值进行比较，然后按照一定的方法进行运算，输出信号到执行机构对生产过程进行控制，使被控参数稳定在给定值。
（3）计算机监督系统。在SCC系统中，由监督计算机收集由DCC单片机采集到的系统控制参数，按照描述生产过程的数学模型计算机出最佳的控制参数给定值传磅给DCC系统单片机，对系统过程进行最优控制。
3.2.2 控制系统的具体功能
（1）系统状态监测
（2）能量管理
（3）充放电控制
（4）参数设定
（5）通讯功能
3.3 控制系统的开发
确定总体方案之后，接着手控制系统的开发。控制系统的开发可分为硬件和软件两部分，但开发时常会遇到这样的问题，就是同样一个功能，既可以通过硬件实现，也可以利用软件来完成。这就要求我们将硬件、软件两方面的设计结合起来，根据系统的具体情况进行折衷处理。
4 结论与建议
本文从风光互补发电系统运行结构出发，深入分析了系统的运行特点，归纳出了系统的运行控制策略，而后结合微计算机控制技术开发出了控制系统，并成功应用到工程实践中，得到了预期的效果。但控制系统要得到更广泛应用，还要考虑更多的相关因素，进行不断的完善。
参考文献
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论文作者:赵文科
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：系统论文; 风光论文; 控制系统论文; 风能论文; 能量论文; 风力论文; 光伏论文; 《防护工程》2018年第36期论文;