風光互補發電系統控制技術分析

袁麗堅

【摘? 要】風光互補發電技術可以將風能和太陽光能這兩種應用最為廣泛的可再生能源轉變成電能，是當前節能減排時代的一個重要能源利用方向和發展方向。在風光互補發電系統控制技術應用的過程中，需要使系統保持在穩定安全的運行狀態，提高設備和系統的運行效率與運行質量，從而保證發電系統功能的有效發揮。論文主要針對風光互補發電系統控制技術進行探究。

【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.

【關鍵詞】風光互補;發電系統;控制技術

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

【中圖分類號】TM61? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2021）01-0190-02

1 風光互補發電系統概述

風光互補發電系統總體結構主要包括電能產生環節、電能儲存消耗環節以及電能變換控制環節三個主要部分，如圖1所示。其中，該系統的電能主要是由太陽能和風力發電兩種形式所產生的，可以通過交流風機或者直流風機的方式將風能轉化為電能，同時，也可以通過太陽能電池板將太陽能轉化為電能，從而能夠為系統提供源源不斷的電能支持，實現清潔能源的有效轉化。電能控制環節主要包括主控制電路以及變換器等核心部分，在整個發電系統中有著十分關鍵的作用和價值。三相交流電在進入變換器后直流風機會輸出直流電流。太陽能電池板輸出得到的直流電再輸入變換器，經過控制芯片的有效控制，能夠實現功率的變換。同時，也可以對各種參數和信息進行采集與處理，實現風險的有效預警以及設備的持續運行，減少故障問題的發生[1]。

風光互補發電系統中的電能存儲消耗環節主要包括消耗電能和存儲電能兩部分內容組成，電能的消耗部分主要包括交流負載和直流負載。直流負載可以經過蓄電池引入系統當中，也可以通過直流變換電路提供相對應的直流電壓。交流負載則需要經過蓄電池將直流電流轉化為交流電流。

電能的儲存部分主要由蓄電池來完成，可以起到系統的平衡負載以及電動調節的作用，在整個系統中有十分重要的地位。

風光互補發電控制技術是目前應用最廣泛的一種發電控制技術，也是應用前景最廣闊的一種清潔能源利用技術。風光互補發電系統在實際運行的過程中由于涉及的環節和設備比較多，難免會受到各種因素的影響而導致發電故障以及發電效率低下。其中，蓄電池負載狀態、用電量、光強以及風速都是影響系統運行穩定性的主要因素。因此，需要加強對風光互補發電系統工作流程以及工作環節的研究，合理控制系統的運行情況，加強對各種因素隨機性和概率性問題的探討，從而能夠有效地控制各種參數和數據，使得系統可以不斷優化和升級，在最佳條件下持續不斷地運行。風光互補發電控制技術的主要功能在于控制蓄電池的充電放電流程，控制風機和太陽能電池板的輸出功率，控制協調輸入輸出的能量以及對整體系統的運行進行保護和維護等。控制器在功能發揮上與發電系統的要求息息相關，不同發電系統的要求針對的功能特點也各不相同。所以，在進行風光互補發電系統控制技術應用的過程中，需要對系統的工作目的以及系統的工作環節進行有效的分析，從而采取合理的措施進行系統的控制與維護[2]。

2 風光互補發電系統控制技術

2.1 系統運行過程中存在的問題

風光互補發電系統在實際運行過程中存在各種各樣的問題，風力資源和太陽能資源不穩定所導致的發電負荷不穩定是最為常見的問題之一，通常需要配制一定容量的蓄電池對風光互補發電系統進行調節。由于受到蓄電池充電和放電速度的限制，導致蓄電池的功能并不能夠完全滿足風光功率快速波動的抑制要求，從而造成蓄電池長期處于虧電的狀態，進而影響蓄電池的正常使用和蓄電池的使用壽命。所以，必須加強對系統工作環節以及工作要求的研究，尋找充放電更和快功率更大、經濟性和可靠性更高的能量儲存方式。

例如，可以開發超級電容和蓄電池的混合儲能系統等，有效提高蓄電池的工作效率，從而能夠控制系統的建設成本，提高系統運行的穩定性和安全性。另外，在風光互補發電系統實際工作的過程中，也需要考慮投資收益比以及風光資源實際利用狀況等相關問題。相對來說，風光互補發電系統的控制系統和管理系統比單獨的風力發電系統和光伏發電系統要更加復雜，可以將風光互補發電系統看作一個整體并入電網系統當中，又可以將其分解成獨立的運行單元進行分析與闡述。風光互補發電系統結構的構建需要能夠滿足不同通訊協議的兼容性要求，使得控制系統的功能能夠更好地擴展，提高數據采集效率，減少數據采集問題的發生，科學地管理設備的接入和輸出[3]。

2.2 風光互補發電系統控制技術的應用

風光互補發電控制系統作用的發揮與其內部的微處理器有著十分密切的關系，是一個整體比較復雜的系統，擁有著完善的運行結構以及關聯密切的功能結構。

風光互補發電控制系統中的微處理器可以對系統的輸出端、輸入端、負載以及蓄電池等進行監測，并科學地顯示監測得到的參數。該系統的電路中包括太陽能輸入裝置、風力發電機、逆變電路以及控制器等相關元件，與風光互補發電控制系統功能的發揮有著十分密切的聯系。風光互補發電控制系統的太陽能光伏電池在實際設計的過程中，核心理念在于自然能源的有效應用。風力發電機可以將風能轉變成電能，輸出交流電并將之儲存到儲存器。在進行直流電和交流電轉換的過程中，需要合理地對調節電路進行控制，并有效調理電壓使之能夠科學穩定地輸出，保證系統的安全運行[4]。

風光互補發電控制系統的控制組成部分主要包括硬件系統控制以及軟件系統控制兩部分。

其中，硬件系統控制比較復雜，在控制過程中需要涉及多種設備的應用，還需要科學地做好管理與監督太陽能和風能情況等。在可再生能源的控制過程中，由于能源本身具有變化性和不確定性的特征，在進行系統設計及應用的過程中還需要利用單片機和微型計算機技術進行輔助控制，從而保證能源利用的平衡性和協調性，有效實現對發電系統的監測和控制。風光互補發電控制系統上層是基于微型計算機的管理層，底層是基于單片機的監控層，需要結合數據處理以及數據分析的結果有效調整和設置控制參數，保證系統的運行效果。軟件控制系統當中單片機的可靠性是十分重要的，直接關系著整體系統是否能夠正常穩定地運行。在以上述硬件設計方案為標準進行風光互補發電控制系統應用的過程中，對控制系統監控層可以通過軟件措施進行結構化的程序設計，主要包括數據采集、設定子程序和主程序模塊、刷新子程序、子程序通信等相關程序。自主循環的串行順序結構是監控程序設計的核心，在將系統初始化之后，可以將主程序進行有效優化，實現數據的科學采集以及有效分析，提高數據采集效率以及應用效率。目前，國內對風光互補發電系統的研究多集中在系統的靜態體系結構、系統控制與仿真等領域，未來應加強系統各組成部分的動態運行特性方面的研究。

3 結語

綜上所述，風光互補發電系統控制技術的應用效果直接關系著風光互補發電系統發電效率以及運行質量。

因此，需要加強對風光互補發電系統控制技術的分析研究，明確控制技術應用的主要方向以及應用的具體形式，結合單片機技術和計算機技術保證發電系統運行的高效性和穩定性，從而能夠更好地發揮風光互補發電系統控制技術的作用和價值。

【參考文獻】

【1】王崢，任毅.我國太陽能資源的利用現狀與產業發展[J].資源與產業，2010，12（2）：89-92.

【2】陳忠斌，胡文華.電力電子技術在風力發電中的應用[J].上海電力，2005，9（12）：22-26.

【3】康樂，李興亮.新疆哈密十三間房地區大型并網太陽能電站和風力發電站的互補性研究[J].陽光能源，2010（4）：74-77.

【4】孫楠，邢德山，杜海玲.風光互補發電系統的發展與應用[J].山西電力，2010（4）：54-56.