风光互补发电装置的监控策略分析与试验(附件)【字数：10310】
摘 要如今社会科技的迅猛发展所需要的能源越来越多，可再生能源却日渐衰竭，环境污染问题日益严重，发展新能源技术就变得尤为重要。风能和太阳都是零污染、永不衰竭的可再生能源。其中，风光互补发电装置就是利用了风能和太阳能两者在资源上的互补性使其成为新能源技术的重要形式之一。因此，在此社会背景下，对风光互补发电系统的控制分析是尤为重要的。本论文主要介绍了风光互补发电装置系统的组成部分和架构,分别阐述了太阳能发电系统和风力发电系统的原理。其次对两者之间功率不平衡问题进行了研究,着重研究了风光互补发电系统的最大功率点跟踪控制的设计与实现。然后本文对风光互补发电系统的控制策略进行了详尽的分析。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2 国内外风光互补发电系统的现状和发展趋势 2
1.3风光互补发电系统的特点 2
1.4论文主要内容及章节安排 3
第二章 原理分析 4
2.1 风光互补发电系统的主要结构 4
2.2风力发电系统原理 5
2.3太阳能发电系统原理 7
2.4风光互补发电的功率问题 7
2.5本章小结 8
第三章 风光互补发电系统的控制策略分析 9
3.1风光互补发电系统能量控制策略分析 9
3.2风光互补发电的协调控制策略分析 10
3.3风光互补发电系统功率跟踪策略分析 11
3.4本章小结 12
第四章 风光互补发电系统控制试验 12
4.1系统控制电路设计 13
4.2系统子模块 13
4.2.1芯片控制 13
4.2.2反馈电路 15
4.2.3保护电路 16
4.3本章小结 16
总结与展望 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
社会经济的发展离不开能源，但在能源的利用上存在着诸多问题。近年来，风、光能被广泛运用，其资源浪费问题十分严重，这就需要我们着手解决。风光互补系统充分利用了风能和太阳能资源互补的特性，减少 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
了一些可避免的能源浪费。风光互补系统若能够进行较好的协调控制，那么就能给人们的生活和社会的发展带来更好的结果。
1.1课题研究背景和意义
随着社会的长足进步，全球工业得到了迅猛的发展，同时也衍生许多问题。当今人类面对人口、环境、能源等问题，其中Ｗ能源问题最为严重。传统能源面临不可再生的难题，送导致资源严重短缺和人口日益増长之间的冲突愈发激烈，传统能源对环境的污染还引发全球气候异常、臭氧层空洞、海平面上升等问题，这些都给全球环境带来了不容小颇的压力。从长远来看，可再生能源才是维持人类生存可长久依赖的来源，此时可再生能源的存在就变得至关重要尤其是无污染的绿色清洁能源引得了全球各界人士的高度重视。实现能源的可持续发展，发展新能源技术，缓解能源危机是我国乃至全世界解决能源危机的重要举措。在自然环境中，可再生能源有很多，但是风能和太阳能作为众多可再生能源之一，其绿色、环保、零污染的特点深受各界人士的深刻重视。两者的可塑造性极其高，使用成本也低。但是两者单独使用却有着一定的缺陷，都受自然环境中有些因素的影响。
风光互补发电系统是新能源技术的重要形式之一，它利用了两者的缺陷，使得两者在时间和空间上进行互补，将风能和太阳能发电结合运用到最高效率，受到了社会的普遍认可，使其得到了快速的推广与运用。风能发电主要是靠风的大小和多少，太阳能发电是靠光照的强度和时长，白天光照强度高时间长风小然而晚上光照强度低风大这就使得两者在时间上和空间上形成了互补，风光互补发电充分了利用了两者优点弥补了缺点使得风光能资源浪费问题得到了解决。同时还能够持续不间断的供电，给人生的生活日常的用电量提供了充分的保障。这样的发电系统就是扬其所长避其所短，是绿色经济，成本低，零污染的供电系统。随着风光互补系统的大力推行和发展，系统技术已经慢慢走向成熟，被广泛运用于偏远且电网不发达的一些地区。例如，沙漠干旱地区地区就属于偏远区域但在，但那里阳光充足风大，此种类型区域正是风光互补发电系统被充分利用的区域，实现了能源利用开发的最大化。如今我们生活在能源渐渐短缺的时代，风能、太阳能、热能等这些可再生的绿色环保能源能够充分合理的利用起来，有助于我们解决当今社会的能源短缺问题，造福于人类社会文明。
1.2 国内外风光互补发电系统的现状和发展趋势
我国于上世纪 90 年代才开始对风光互补系统进行研究，发展起步较晚。研究风光互补系统主要是关于模型的建立，因为建模的是否合理和准确直接关系到后续控制的好坏，最终会影响发电量的多少。除建模外，也有研究底层设备的控制策略、通过分析系统的特性来研究优化配置的、也有学者研究工程应用的。风光互补系统有两种运行状态，一种是离网状态，一种是并网状态。当风光互补运行于离网状态时，主要研究其最大功率跟踪问题，因为没有并联到大电网，频率是会出现变化的，所以会有加装蓄电池。蓄电池的充放电过程和能量管理体系是独立风光互补的另一个研究点。并网状态主要研究并网的临界状态，即并网的条件。具有代表性的是合肥工业大学的茆美琴教授研究的混合发电系统，主要是根据自然光照条件，用电负荷的多少，风速的大小等因素全面考虑来设计规划风力发电机组和光伏电池发电的成本[6]。王群京等人在控制的方向上研究风光互补系统，把最大功率跟踪控制策略应于跟踪蓄电池的充放电，分段优化蓄电池的电压控制[7]。中国科学院的许洪华使用遗传算法解决了非线性控制的问题，这种控制的优点是不用考虑函数和求导的连续性，并且其是直接操作结构对象[8]。华南理工大学王波采用模糊控制理论的分级控制在风光互补混合系统中得到了试验的验证和仿真分析，充分说明了风光互补系统处于离网状态时也可以达到安全稳定的性能。除此之外，目前很多学校和工业生产都有对光伏单元、风电单元、储能单元的控制以及协调控制的研究。
目 录
第一章 绪论 1
1.1课题研究背景和意义 1
1.2 国内外风光互补发电系统的现状和发展趋势 2
1.3风光互补发电系统的特点 2
1.4论文主要内容及章节安排 3
第二章 原理分析 4
2.1 风光互补发电系统的主要结构 4
2.2风力发电系统原理 5
2.3太阳能发电系统原理 7
2.4风光互补发电的功率问题 7
2.5本章小结 8
第三章 风光互补发电系统的控制策略分析 9
3.1风光互补发电系统能量控制策略分析 9
3.2风光互补发电的协调控制策略分析 10
3.3风光互补发电系统功率跟踪策略分析 11
3.4本章小结 12
第四章 风光互补发电系统控制试验 12
4.1系统控制电路设计 13
4.2系统子模块 13
4.2.1芯片控制 13
4.2.2反馈电路 15
4.2.3保护电路 16
4.3本章小结 16
总结与展望 16
致 谢 17
参考文献 18
第一章 绪论
社会经济的发展离不开能源，但在能源的利用上存在着诸多问题。近年来，风、光能被广泛运用，其资源浪费问题十分严重，这就需要我们着手解决。风光互补系统充分利用了风能和太阳能资源互补的特性，减少 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
了一些可避免的能源浪费。风光互补系统若能够进行较好的协调控制，那么就能给人们的生活和社会的发展带来更好的结果。
1.1课题研究背景和意义
随着社会的长足进步，全球工业得到了迅猛的发展，同时也衍生许多问题。当今人类面对人口、环境、能源等问题，其中Ｗ能源问题最为严重。传统能源面临不可再生的难题，送导致资源严重短缺和人口日益増长之间的冲突愈发激烈，传统能源对环境的污染还引发全球气候异常、臭氧层空洞、海平面上升等问题，这些都给全球环境带来了不容小颇的压力。从长远来看，可再生能源才是维持人类生存可长久依赖的来源，此时可再生能源的存在就变得至关重要尤其是无污染的绿色清洁能源引得了全球各界人士的高度重视。实现能源的可持续发展，发展新能源技术，缓解能源危机是我国乃至全世界解决能源危机的重要举措。在自然环境中，可再生能源有很多，但是风能和太阳能作为众多可再生能源之一，其绿色、环保、零污染的特点深受各界人士的深刻重视。两者的可塑造性极其高，使用成本也低。但是两者单独使用却有着一定的缺陷，都受自然环境中有些因素的影响。
风光互补发电系统是新能源技术的重要形式之一，它利用了两者的缺陷，使得两者在时间和空间上进行互补，将风能和太阳能发电结合运用到最高效率，受到了社会的普遍认可，使其得到了快速的推广与运用。风能发电主要是靠风的大小和多少，太阳能发电是靠光照的强度和时长，白天光照强度高时间长风小然而晚上光照强度低风大这就使得两者在时间上和空间上形成了互补，风光互补发电充分了利用了两者优点弥补了缺点使得风光能资源浪费问题得到了解决。同时还能够持续不间断的供电，给人生的生活日常的用电量提供了充分的保障。这样的发电系统就是扬其所长避其所短，是绿色经济，成本低，零污染的供电系统。随着风光互补系统的大力推行和发展，系统技术已经慢慢走向成熟，被广泛运用于偏远且电网不发达的一些地区。例如，沙漠干旱地区地区就属于偏远区域但在，但那里阳光充足风大，此种类型区域正是风光互补发电系统被充分利用的区域，实现了能源利用开发的最大化。如今我们生活在能源渐渐短缺的时代，风能、太阳能、热能等这些可再生的绿色环保能源能够充分合理的利用起来，有助于我们解决当今社会的能源短缺问题，造福于人类社会文明。
1.2 国内外风光互补发电系统的现状和发展趋势
我国于上世纪 90 年代才开始对风光互补系统进行研究，发展起步较晚。研究风光互补系统主要是关于模型的建立，因为建模的是否合理和准确直接关系到后续控制的好坏，最终会影响发电量的多少。除建模外，也有研究底层设备的控制策略、通过分析系统的特性来研究优化配置的、也有学者研究工程应用的。风光互补系统有两种运行状态，一种是离网状态，一种是并网状态。当风光互补运行于离网状态时，主要研究其最大功率跟踪问题，因为没有并联到大电网，频率是会出现变化的，所以会有加装蓄电池。蓄电池的充放电过程和能量管理体系是独立风光互补的另一个研究点。并网状态主要研究并网的临界状态，即并网的条件。具有代表性的是合肥工业大学的茆美琴教授研究的混合发电系统，主要是根据自然光照条件，用电负荷的多少，风速的大小等因素全面考虑来设计规划风力发电机组和光伏电池发电的成本[6]。王群京等人在控制的方向上研究风光互补系统，把最大功率跟踪控制策略应于跟踪蓄电池的充放电，分段优化蓄电池的电压控制[7]。中国科学院的许洪华使用遗传算法解决了非线性控制的问题，这种控制的优点是不用考虑函数和求导的连续性，并且其是直接操作结构对象[8]。华南理工大学王波采用模糊控制理论的分级控制在风光互补混合系统中得到了试验的验证和仿真分析，充分说明了风光互补系统处于离网状态时也可以达到安全稳定的性能。除此之外，目前很多学校和工业生产都有对光伏单元、风电单元、储能单元的控制以及协调控制的研究。
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