毕业设计（论文）-风光互补发电系统的研究.doc

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1、毕业论文 风光互补发电系统的研究 风光互补发电系统的研究系 别： 专 业： 学 号： 姓 名： 指 导 教 师： 指导教师职称： 年 月 日18风光互补发电系统的研究 摘要 风光互补发电系统近几年引起了许多专家学者的关注，也取得了一定的成果，并已经推广了日常生活中来。风光互补照明供电系统，充分利用清洁能源，实现零耗电、零排放、零污染，产品广泛应用于道路、景观、小区照明及监控、通讯基站、船舶等领域。本文通过对风光互补发电系统的现状分析，从其技术原理入手，将重点放在了风光互补的发电部分，主要通过对风光互补发电原理及电路分析，为风光互补发电系统提供了一个很好的基础。并通过对风光互补系统的逐步分析，对

2、风光互补发电系统做了一个整体研究，通过研究得出，作为两种新型能源的充分利用系统，风光互补发电系统更加适合现在生活需要。关键词 风光互补发电系统；太阳能电池板；太阳能发电原理；风光系统Research on wind and solar power generation systemAbstract Summary of wind and solar power generation systems in recent years has aroused the concern of many experts and scholars, but also achieved some result

3、s, and has been extended to everyday life. Wind and solar powered lighting system, full use of clean energy, to achieve zero power, zero emissions, zero pollution, are widely used in roads, landscape, residential lighting and control, communication base stations, ships and other fields. Based on the

4、 status of wind and solar power system analysis, technical principles from start to focus on some of the wind and solar power generation, mainly wind and solar power through the principle and circuit analysis for wind and solar power generation system provides a good basis. And through the system st

5、ep by step analysis of wind and solar, wind and solar power generation system to do on a comprehensive study, obtained through research, as two full advantage of new energy systems, wind and solar power generation system is more suitable for present needs.KEY WORDS Wind and solar power generation sy

6、stems; solar panels; solar power principle; scenery system 目次1绪论 11.1 风光互补的发展历程 11.2风光互补技术原理 11.3风光互补的应用 22系统硬件设计 42.1 系统设计方案 42.2 系统各部分介绍 42.3 开关器件 123系统软件设计 123.1C语言程序的设计基础 123.2主程序设计 134测试结果分析 144.1测试结果分析 144.2电路总图 155 结 论17 参考文献 18 致 谢 191 绪论1.1 风光互补的发展历程风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化

7、为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national ren

8、ewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件。 hybrid2本身是一个很出色的软件，它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行，根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。但是hybrid2只是一个功能强大的仿真软件，本身不具备优化设计的功能，并且价格昂贵，需要的专业性较强。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光

9、伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。 目前国内进行风光互补发电系统研究的大学，主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究：风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。目前中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计，在匹配计算方面有着领先的地位，而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。 据国内有关资料报道，目前运行的风光互补发电系统有：西藏纳曲乡离格村风光互补发电站、用于气象站的风能太阳能混合发电站、太阳

10、能风能无线电话离转台电源系统、内蒙微型风光互补发电系统等1。1.2 风光互补技术原理1.2.1 风光互补技术原理简介风光互补是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机（将交流电转化为直流电）将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。 风光互补发电站风光互补发电站采用风光互补发电系统，风光互补发电站系统主要由风力发电机、太阳能电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，将电力并网送入常规电网中。夜间和阴雨天无阳光时由

11、风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。适用于道路照明、农业、牧业、种植、养殖业、旅游业、广告业、服务业、港口、山区、林区、铁路、石油、部队边防哨所、通讯中继站、公路和铁路信号站、地质勘探和野外考察工作站及其它用电不便地区2。1.2.2 风光互补系统发电结构风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。该系统是集风能、太阳能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

12、，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)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，可改善风光互补发电系统的供电质量； (4)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

13、往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性； (5)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。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。1.2.3 风光互补系统发电技术优势风光互补发电系统由太阳能光电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要。 由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。1

14、.3 风光互补的应用(1) 无电农村的生活、生产用电中国现有9亿人口生活在农村，其中5%左右目前还未能用上电。在中国无电乡村往往位于风能和太阳能蕴藏量丰富的地区。因此利用风光互补发电系统解决用电问题的潜力很大。采用已达到标准化的风光互补发电系统有利于加速这些地区的经济发展，提高其经济水平。另外，利用风光互补系统开发储量丰富的可再生能源，可以为广大边远地区的农村人口提供最适宜也最便宜的电力服务，促进贫困地区的可持续发展。 我国已经建成了千余个可再生能源的独立运行村落集中供电系统，但是这些系统都只提供照明和生活用电，不能或不运行使用生产性负载，这就使系统的经济性变得非常差。可再生能源独立运行村落集中供电系统的出路是经济上的可持续运行，涉及到系统的所有权、管理机