某海岛风光互补控制系统设计

近年来，随着各种大规模工业生产的进行，能源供需矛盾进一步显现，环境污染问题也日益突出，因此，人们开始重视新能源和可再生能源的开发利用。可再生能源包括风能、生物能、核能、地热能、海洋能、太阳能等，其中，风能和太阳能是最具发展前景的，但是，单独的风力发电或者单独的光伏发电系统都会存在许多不足，比如系统不稳定，成本高等。经研究表明，风能和太阳能在资源条件和技术应用上都具有良好的互补性。因此，在此基础上建立起来的风光互补发电系统可以克服单一能源工作时的缺陷，提高发电系统的稳定性，降低系统成本，提高能源利用率，具有很好的经济和社会意义。 在一些人口稀少的偏远地区（如戈壁、海岛等），通常电网覆盖不到。如果使用远距离的电网输送电，就会产生成本高、损耗大、故障频繁等众多问题。如果仅使用柴油机供电，不仅费用极高，而且对环境也会造成一定的污染。因此，为了偏远地区的用电需求，采用风光互补发电系统，充分利用当地丰富的风能和太阳能资源,可以有效的解决当地的用电问题。 本课题以山东省青岛市某海岛为研究对象，主要研究内容如下： （1）介绍了风光互补发电控制系统主要组成部分：风力机、光伏阵列、蓄电池、直流-直流变换系统、整流系统、逆变系统的工作原理和特性，为下文对控制系统的设计打下理论基础。 （2）确定了对风力发电、光伏发电以及蓄电池充放电的控制策略，通过具体的分析和研究，设计了蓄电池以端电压为控制参数、四阶段充电的控制方式。风力发电部分采用变步长扰动法实现最大功率点的跟踪，光伏发电部分采用扰动法与二次插值法结合的方式实现最大功率点的跟踪。 （3）进行风光互补控制系统的硬件设计，包括西门子S7-300PLC以及外部功能扩展模块的设计。 （4）软件设计主要包括系统的控制策略流程图以及梯形图编程设计。 （5）通过对用电量的统计并结合当地风光资源分布状况，对系统做出了合理的配置。