可再生能源的综合利用对我国社会经济的可持续发展和环境保护起着重要的作用。利用可再生能源组成独立供电系统,对解决偏远地区的供电问题具有重要意义。太阳能和风能是目前可再生能源中使用最广泛的两种能源。太阳能和风能在资源和技术方面都有着很好的互补性,实践证明风光联合供电系统是一种比较经济的发电系统,所以对风光联合发电系统的研究是非常必要的。
本文以可再生能源的综合利用为指导思想,结合风能、太阳能特点,以风光联合发电系统的原理为依据,认真分析了风光联合发电系统在整个运行过程中能量产生、转换和储备各个环节的工作方式。对风光联合发电系统的各个组成部分的特性和基本原理做了分析。本文在以往小型风光互补发电系统结构的基础上,增加升压变换器,以解决小风速时发电机输出电压低,达不到蓄电池的充电电压要求,因而不能充分利用风能的问题;提高输出电压后可使系统充电的工作点提前。另外在电路结构上采用风光同时工作的模式,输出功率控制采取对风光总功率进行跟踪的策略,简化了系统电路,同时也简化了最大功率跟踪程序的流程。对系统光伏电池板、风力发电机组、蓄电池等部分建立了数学模型和电路模型。利用MATLAB/Simulink仿真工具,对风光联合发电系统进行了模型仿真。
在满足负载正常供电的情况下,对系统的部件进行合理匹配是风光联合发电系统设计的关键所在。文中对系统的主要部件容量的选择作了详细的说明,并且根据天津地区的气候条件及假定的负载用电需求对小型风光联合发电系统进行了匹配计算,采用容量尽可能合适的风力发电机组和太阳能电池板,满足负载正常用电的要求。除此之外,对外围电路(驱动电路、采样电路、电源电路和信号处理电路)进行了设计。
