互补联合的风光发电系统分析_白云鹏.pdf

Application 创新应用102 电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月摘要：阐述风光互补发电的特点，风光互补联合发电原理，系统的设计与应用，包括系统设计、设计模型、系统实现流程，保证联合发电功率与最终输出的功率之间相互守恒。关键词：新能源，风光互补，实现流程。中图分类号：TM61文章编号：1000-0755(2023)05-0102-02文献引用格式：白云鹏.互补联合的风光发电系统分析J.电子技术,2023,52(05):102-103.间内转化为交流电，达到发电的目的。其优势在于可以将风和光有效互补，帮助用户依据自身的实际需求进行电量的分配，防止能源的浪费。一般来说，风光互补发电系统的两个发电单元所产生的费用都与费用和风能、太阳能有关，有助于提升能源的整体利用率。通过季节的变化实现充分的放电。2 风光发电系统原理 2.1 风力发电原理作为一次能源和清洁能源，风力发电的原理在于能够借助自然界存在的风能进行合理发电，通过带动风机叶片的方式，使得发动机持续进行发电。在此过程中可以将风能及时转化为机械能，机械能再次转化为电能进行有效的输出。对于风力发电来说，之所以可以作为清洁能源的原因在于在发电的过程中不需要化石燃料的参与，更不会产生较强的辐射性污染。风力发电系统中包括风轮、高速轴、发电机以及变压器等。因此，可在风力的带动下实现风轮的旋转，对发电机进行合理的控制，保证运行速度符合实际要求。最终产生的电能能够在变压器的作用下为用户提供充足的电能1。2.2 光伏发电原理太阳能作为一种清洁能源，还具有取之不尽、用之不竭的特性，能够源源不断的发出光热，只要应用合理，就能够为人类提供丰富资源。因此，可通过特殊材质进行光伏板的制定，太阳光在照射过程中会产生相应的光伏效应能够产生相应的电动势0 引言新能源的开发对经济发展具有积极的作用，因此为改变现有能源的利用格局，提高能源利用效率，应重视风力发电、光伏发电的应用，降低碳排放。除此之外，也是保障人们日常生活的重要手段。对于风光互补联合发电系统的研究，还能够有效降低环境污染问题，保护生态环境。在此背景下，需要加大对风能、太阳能等清洁能源的利用，不断完善风光互补联合发电系统，保证电力系统的科学性和有效性。故研究此项课题，具有十分重要的意义。1 研究背景风光互补发电的特点。作为提高经济水平的重要影响因素，石油、天然气以及煤炭等占据重要位置。但同时也需要意识到，上述资源都属于不可再生资源，对生态环境的破坏也是无法避免的。所以，全世界范围内更倾向于新能源、可再生能源的开发和利用，从而在改善环境污染、维持生态平衡等方面做出重要的贡献。因此，风光互补发电系统在近年来得到社会各界的广泛关注，风光互补发电系统的有效应用能够将太阳能和风能进行融合，以构建新型能源发电系统为基础，提供更多的电力资源，为经济发展做出应有的贡献。此外，风光互补发电系统还能够提升其他能源的利用率，达到智能控制的目的。对于风光互补发电系统来说，蓄电池可实现电能的存储，利用逆变器将直流电在一定时互补联合的风光发电系统分析白云鹏（中国铁路设计集团有限公司，天津 300142）Abstract This paper describes the characteristics of wind solar complementary power generation,the principle of wind solar complementary combined power generation,the design and application of the system,including system design,design model,system implementation process,to ensure the mutual conservation between the combined power generation and the final output power.Index Terms new energy,wind and solar complementation,realization process.Analysis of Complementary Wind Power Generation SystemBAI Yunpeng(China Railway Design Group Co.,Ltd.,Tianjin 300142,China.）作者简介：白云鹏，中国铁路设计集团有限公司，高级工程师，硕士；研究方向：电力系统。收稿日期：2022-08-17；修回日期：2023-05-11。Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 5 期（总第 558 期）2023 年 5 月 103能，使得太阳能可以及时转为电能，为人们提供资源。当太阳光照射到太阳光光伏板上时所产生的电能可存储在蓄电池中以控制器进行合理调节。当需要交流电能时，则可借助逆变器使得直流电直接转为交流电，如果需求直流电能，可以在电压的作用下转为直流电。以Topcon电池为例，该电池的结构为N型硅衬底电池。在实际的应用中，能够有效降低电池量化生产的难度。作为新型光伏电池，具有良好的适用性。2.3 风光互补联合发电原理对于风光互补联合发电来说，其原理主要是利用风力发电与光伏发电进行互补性的发电。由于风力在夜间会远远大于白天，因此，风力发电在夜间的输出功率也相对较大。但光伏发电系统由于在夜间无法产生新的电能，所以只能利用存储电池内的电能。与之相反，由于白天的风力相对不够，因而风力发电的整体功率较小，但此时的太阳光较为充足，因而可以利用光伏发电提高输出功率，达到互补的目的，与此同时，还能够确保两者电能输出的稳定性。系统架构如图1所示。作为风力发电的主要方式，直轴电机与交轴电机拥有良好的适用性，一方面，其安全性较高、风速适用范围广以及抗风能力较强。其中，由于上述类型的电机转速相对较低，因而在实际运行中不易对鸟类造成影响，可达到230m/s的风速范围内运行。此外，其能够在较短时间内抵御55m/s的超强台风。3 风光互补联合发电系统的设计与应用 3.1 系统设计由于风光发电季节性、时间性较强，因而可以对器件与蓄能设备进行设计和控制的方式，通过建立风光互补联合发电系统的方式，提高发电效率。在实际的设计过程中，可以将电能全部存储至蓄电池当中，用户在使用过程中可以直接利用逆变器将直流电直接转化为交流电进行使用即可。3.2 设计模型在设计过程中，需要提高对风机、光伏组件以及蓄电池的重视程度，保证光伏安全的倾角变量的合理性。需要注意的是，风光互补联合发电系统的设计目的在于降低成本的同时达到最佳的发电效果，因此，需要重视整体的设计与优化内容。一般来说，风光互补联合发电系统可分为两个部分，即初始安装阶段以及后期维护阶段。其运行成本对负载系统的负载与总体容量有着重要的影响，如果负载大小固定时，容量也相对较大，导致运行成本也随之增大。因此，在实际的设计模型设计时，应保证投入成本能够为储能器件进行更换，保证风机保养效果。3.3 系统实现流程基于风力发电与光伏发电联合互补发电系统主要是依据风力与光伏发电的能量模型，依据实际发电效益优先原则，实现系统的整体目标函数的建模，从而得到风力与光伏发电在整个发电过程中得出的最大目标函数。在进行选择约束条件选择时，最重要的一点在于能量守恒定律的综合考量，保证联合发电功率与最终输出的功率之间相互守恒，其内容主要包括风力发电系统的整体输出功率、光伏发电系统输出功率等。除此之外，还需要重视风力发电在风机因素下的输出功率的约束效果。当完成风光互补联合发电目标函数与约束条件的选择后，综合考量风力与光伏发电系统之间的相关性，依据相关性的联系进行互补，从而确保风光互补联合发电系统能够输出更大的功率和效益。在实际的应用过程中，可以得出系统在获取风力与光伏发电系统出力情况时，可迅速察觉出两者的出力概率密度。依据概率密度可以得出风力发电系统与光伏发电系统的整体出力概率的分布，从而得出风光互补联合发电系统的出力概率。依据实际的目标函数与约束条件，得出最佳的结果2-4。4 结语风光互补联合发电系统的研究，不仅能够保证能源的浪费和损失，还能够有效保证电力的稳定性。因此，需要将风力发电与光伏发电有机融合，达到风光互补、降低电能损失的目的，有效节省能源和资源。参考文献1 龚志广,杨建盛.基于风光互补的农村住宅联合供热系统研究J.河北建筑工程学院学报,2021,39(04):111-116.2 赵星虎,张会林.计及风光出力相关性的风光互补发电系统优化J.软件导刊,2021,20(05):82-85.3 张怡,刘洋,穆勇.风光互补发电系统的分布式模型预测控制J.控制工程,2021,28(03):501-509.4 万家豪,苏浩,冯冬涵,赵诣,范越,于冰.计及源荷匹配的风光互补特性分析与评价J.电网技术,2020,44(09):3219-3226.图1 风光互补联合发电系统架构