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风光互补发电系统控制技术分析

范文

袁丽坚

【摘? 要】风光互补发电技术可以将风能和太阳光能这两种应用最为广泛的可再生能源转变成电能，是当前节能减排时代的一个重要能源利用方向和发展方向。在风光互补发电系统控制技术应用的过程中，需要使系统保持在稳定安全的运行状态，提高设备和系统的运行效率与运行质量，从而保证发电系统功能的有效发挥。论文主要针对风光互补发电系统控制技术进行探究。

【Abstract】Wind-solar hybrid power generation technology can convert wind energy and solar energy， the two most widely used renewable energy sources， into power energy. It is an important energy utilization direction and development direction in the current era of energy saving and emission reduction. In the application process of control technology of wind-solar hybrid power generation system， it is necessary to keep the system in stable and safe operation state， improve the operation efficiency and operation quality of equipment and system， so as to ensure that the functions of the power generation system are effectively brought into play. This paper mainly explores and studies the control technology of wind-solar hybrid power generation system.

【关键词】风光互补;发电系统;控制技术

【Keywords】wind-solar hybrid; power generation system; control technology

【中图分类号】TM61? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文献标志码】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章编号】1673-1069（2021）01-0190-02

1 风光互补发电系统概述

风光互补发电系统总体结构主要包括电能产生环节、电能储存消耗环节以及电能变换控制环节三个主要部分，如图1所示。其中，该系统的电能主要是由太阳能和风力发电两种形式所产生的，可以通过交流风机或者直流风机的方式将风能转化为电能，同时，也可以通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，从而能够为系统提供源源不断的电能支持，實现清洁能源的有效转化。电能控制环节主要包括主控制电路以及变换器等核心部分，在整个发电系统中有着十分关键的作用和价值。三相交流电在进入变换器后直流风机会输出直流电流。太阳能电池板输出得到的直流电再输入变换器，经过控制芯片的有效控制，能够实现功率的变换。同时，也可以对各种参数和信息进行采集与处理，实现风险的有效预警以及设备的持续运行，减少故障问题的发生[1]。

风光互补发电系统中的电能存储消耗环节主要包括消耗电能和存储电能两部分内容组成，电能的消耗部分主要包括交流负载和直流负载。直流负载可以经过蓄电池引入系统当中，也可以通过直流变换电路提供相对应的直流电压。交流负载则需要经过蓄电池将直流电流转化为交流电流。

电能的储存部分主要由蓄电池来完成，可以起到系统的平衡负载以及电动调节的作用，在整个系统中有十分重要的地位。

风光互补发电控制技术是目前应用最广泛的一种发电控制技术，也是应用前景最广阔的一种清洁能源利用技术。风光互补发电系统在实际运行的过程中由于涉及的环节和设备比较多，难免会受到各种因素的影响而导致发电故障以及发电效率低下。其中，蓄电池负载状态、用电量、光强以及风速都是影响系统运行稳定性的主要因素。因此，需要加强对风光互补发电系统工作流程以及工作环节的研究，合理控制系统的运行情况，加强对各种因素随机性和概率性问题的探讨，从而能够有效地控制各种参数和数据，使得系统可以不断优化和升级，在最佳条件下持续不断地运行。风光互补发电控制技术的主要功能在于控制蓄电池的充电放电流程，控制风机和太阳能电池板的输出功率，控制协调输入输出的能量以及对整体系统的运行进行保护和维护等。控制器在功能发挥上与发电系统的要求息息相关，不同发电系统的要求针对的功能特点也各不相同。所以，在进行风光互补发电系统控制技术应用的过程中，需要对系统的工作目的以及系统的工作环节进行有效的分析，从而采取合理的措施进行系统的控制与维护[2]。

2 风光互补发电系统控制技术

2.1 系统运行过程中存在的问题

风光互补发电系统在实际运行过程中存在各种各样的问题，风力资源和太阳能资源不稳定所导致的发电负荷不稳定是最为常见的问题之一，通常需要配制一定容量的蓄电池对风光互补发电系统进行调节。由于受到蓄电池充电和放电速度的限制，导致蓄电池的功能并不能够完全满足风光功率快速波动的抑制要求，从而造成蓄电池长期处于亏电的状态，进而影响蓄电池的正常使用和蓄电池的使用寿命。所以，必须加强对系统工作环节以及工作要求的研究，寻找充放电更和快功率更大、经济性和可靠性更高的能量储存方式。

例如，可以开发超级电容和蓄电池的混合储能系统等，有效提高蓄电池的工作效率，从而能够控制系统的建设成本，提高系统运行的稳定性和安全性。另外，在风光互补发电系统实际工作的过程中，也需要考虑投资收益比以及风光资源实际利用状况等相关问题。相对来说，风光互补发电系统的控制系统和管理系统比单独的风力发电系统和光伏发电系统要更加复杂，可以将风光互补发电系统看作一个整体并入电网系统当中，又可以将其分解成独立的运行单元进行分析与阐述。风光互补发电系统结构的构建需要能够满足不同通讯协议的兼容性要求，使得控制系统的功能能够更好地扩展，提高数据采集效率，减少数据采集问题的发生，科学地管理设备的接入和输出[3]。

2.2 风光互补发电系统控制技术的应用

风光互补发电控制系统作用的发挥与其内部的微处理器有着十分密切的关系，是一个整体比较复杂的系统，拥有着完善的运行结构以及关联密切的功能结构。

风光互补发电控制系统中的微处理器可以对系统的输出端、输入端、负载以及蓄电池等进行监测，并科学地显示监测得到的参数。该系统的电路中包括太阳能输入装置、风力发电机、逆变电路以及控制器等相关元件，与风光互补发电控制系统功能的发挥有着十分密切的联系。风光互补发电控制系统的太阳能光伏电池在实际设计的过程中，核心理念在于自然能源的有效应用。风力发电机可以将风能转变成电能，输出交流电并将之储存到储存器。在进行直流电和交流电转换的过程中，需要合理地对调节电路进行控制，并有效调理电压使之能够科学稳定地输出，保证系统的安全运行[4]。

风光互补发电控制系统的控制组成部分主要包括硬件系統控制以及软件系统控制两部分。

其中，硬件系统控制比较复杂，在控制过程中需要涉及多种设备的应用，还需要科学地做好管理与监督太阳能和风能情况等。在可再生能源的控制过程中，由于能源本身具有变化性和不确定性的特征，在进行系统设计及应用的过程中还需要利用单片机和微型计算机技术进行辅助控制，从而保证能源利用的平衡性和协调性，有效实现对发电系统的监测和控制。风光互补发电控制系统上层是基于微型计算机的管理层，底层是基于单片机的监控层，需要结合数据处理以及数据分析的结果有效调整和设置控制参数，保证系统的运行效果。软件控制系统当中单片机的可靠性是十分重要的，直接关系着整体系统是否能够正常稳定地运行。在以上述硬件设计方案为标准进行风光互补发电控制系统应用的过程中，对控制系统监控层可以通过软件措施进行结构化的程序设计，主要包括数据采集、设定子程序和主程序模块、刷新子程序、子程序通信等相关程序。自主循环的串行顺序结构是监控程序设计的核心，在将系统初始化之后，可以将主程序进行有效优化，实现数据的科学采集以及有效分析，提高数据采集效率以及应用效率。目前，国内对风光互补发电系统的研究多集中在系统的静态体系结构、系统控制与仿真等领域，未来应加强系统各组成部分的动态运行特性方面的研究。

3 结语

综上所述，风光互补发电系统控制技术的应用效果直接关系着风光互补发电系统发电效率以及运行质量。

因此，需要加强对风光互补发电系统控制技术的分析研究，明确控制技术应用的主要方向以及应用的具体形式，结合单片机技术和计算机技术保证发电系统运行的高效性和稳定性，从而能够更好地发挥风光互补发电系统控制技术的作用和价值。

【参考文献】

【1】王峥，任毅.我国太阳能资源的利用现状与产业发展[J].资源与产业，2010，12（2）：89-92.

【2】陈忠斌，胡文华.电力电子技术在风力发电中的应用[J].上海电力，2005，9（12）：22-26.

【3】康乐，李兴亮.新疆哈密十三间房地区大型并网太阳能电站和风力发电站的互补性研究[J].阳光能源，2010（4）：74-77.

【4】孙楠，邢德山，杜海玲.风光互补发电系统的发展与应用[J].山西电力，2010（4）：54-56.

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