风光柴互补发电系统控制策略的研究
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目前风光互补发电系统的mppt控制策略必须根据光伏发电和太阳能发电的不同特性分别进行mppt控制，增加了技术的复杂度，降低了可靠性。但只对其中一种采用mppt控制，又是不完善的。 进入90年代以来，随着全球经济的发展和科学技术的进步，能源短缺和日益恶化的生态环境使得人们逐步认识到，人类必须共同采取行动，走可持续发展的道路。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风力资源和阳光资源在不同季节、天气条件下的分布不同，具有一定的互补性，且风能发电的单位发电成本低于光伏发电，因此风光发电系统能降低系统的总成本。风光柴互补发电技术在这种形势下进入了快速发展的阶段。 中国的风能资源和太阳能资源相当丰富[1]，风能发电和太阳能发电具有方便、清洁、不枯竭、无噪声等优点，适合解决边远缺电地区和大城市用电高峰电力不足的问题，具有巨大的市场潜力和广阔的应用前景。目前风光互补发电系统的mppt控制策略必须根据光伏发电和太阳能发电的不同特性分别进行mppt控制，增加了技术的复杂度，降低了可靠性。但只对其中一种采用mppt控制，又是不完善的。本文从实际出发，针对风光柴互补发电系统提出了一种新的控制策略，系统的输出电流波动很小。 2 风光柴互补发电系统简介 典型的风光柴互补发电系统结构如图1所示，包括风能发电系统、光伏发电系统、柴油机后备发电系统、逆变系统、控制系统、蓄电池六大部分[2]，是集风能、太阳能、柴油发电机及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
(1) 风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电。 (2) 光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。 (3) 柴油机作为后备辅助发电设备，保证了用电设备工作的连续性，使系统更加稳定、完善。 (4)逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光柴互补发电系统的供电质量。 (5)控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性。 (6)蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用[3]。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 3 风光柴互补发电系统最大功率跟踪控制原理 3.1 光伏发电系统最大功率跟踪 太阳能电池的输出特性随日照、温度的变化而变化，特性曲线如图2所示。要想在光伏发电时得到最大功率，必须不断改变阻抗的大小，从而得到光伏阵列与负载的最佳匹配，实现大电流、高电压的输出，提高系统的效率。
目前，光伏发电系统最大功率跟踪的方法很多，如恒电压控制法、扰动观测法、导纳增量法、模糊控制法、基于预测数据的最大功率跟踪方法[4，5]等。不同的方法在实际的使用中存在不同的优缺点。在光伏电池温度一定时，光伏电池的输出曲线上最大功率点电压几乎分布在一个固定电压值的两侧，因此，在风光柴互补发电系统的设计中采用cvt，即恒电压控制策略，可以假定阵列的最大功率输出大致对应与某个恒定电压。vmax可以从生产厂家获得，然后将阵列的输出电压钳位于vmax即可，实际上把mppt控制简化为稳压控制，这样大大简化了系统mppt的设计。 采用cvt控制的优点是控制简单且易实现，系统工作电压具有良好的稳定性。 |
