风光互补发电系统设计
野外监控供电系统风光互补方案
野外监控供电系统风光互补方案前端监控设备所处位置在野外，除监控中心附近有市电的情况下采用市电，远距离一般不建议采用市电，因为过长的电源线路导致到达基站时电压较低，容易造成设备损害，而且成本高，我们建议在日照比较丰富的地方采用太阳能发电系统，在风能比较丰富的地方采用风能和太阳能互补的发电系统。
1.发电系统配置太阳能发电系统是由太阳能电池板、蓄电池、控制器、逆变器（有220V设备采用）、电池保温箱构成风光互补发电系统是由太阳能电池板、风力发电机、蓄电池、控制器、逆变器（有220V设备采用）、电池保温箱构成具体配置需要针对不同地区日常系数、阴雨天气时间等因素配置。
2.系统组成风力发电机组太阳能发电板控制系统（逆变系统）支撑系统（塔杆、拉索杆、塔架）储能系统（铅酸蓄电池组或胶体蓄电池组）3. 性能要求风力发电机组具有低风速启动、低风速发电、防尘、防水、防腐蚀、抗台风应用于各种恶劣自然环境下的风力发电机组，不仅要具有安全性、美观性及实用性，机型的选择应与应用地的自然环境相匹配，还需解决风力发电机在2.0米/秒的风速下能开始转动，在2.5 -3.0米/秒的风速下开始充电。
此外，应用在沿海地区，要能抗最大16级强台风，因此必须有机械制动+电磁制动的双保险制动系统；应用在北方风沙大的区域还涉及到防风沙。
在选材上为了满足防止在沿海地区空气的腐蚀，风力发电机的各个零部件必须是防腐、耐磨材料或特殊工艺加工而成。
控制系统具有智能控制功能（光控、时控、过充、过放、过载、欠压等保护，低压充电、制动短路）控制系统不仅要实现光效控制还需要配以时间控制，从而达到智能自动控制的目的，在充放电期间不仅要实现防止过度的充电，还需要实现过度的放电等功能。
此外，控制系统核心的低电压升压充电系统，在风力发电和太阳能发电所发出的电电压在15V-24V情况下，对这部分电能进行升压到24V以上，这样就能对其进行储存利用。
支撑系统需要承载、抗台风、造型设计普通路灯的灯杆顶端无承载需求，但作为风光互补路灯不仅有50kg的风力发电机组的重量和太阳能电池组的重量，还要考虑在台风到来的情况下的一个抗挠度的需要，风机在大风下高速旋转的过程中是一个整体受力面，因此综合上述因素灯杆的强度和截面造型必须考虑以上安全性的因素。
风光伏互补发电系统应用设计实例及典型配置方案
风光伏互补发电系统应用设计实例及典型配置方案一、任务导入风力资源还是太阳能资源都是不确定的，由于资源的不确定性，风力发电和太阳发电系统发出的电具有不平衡性，不能直接用来给负载供电。
为了给负载提供稳定的电源，必须借助蓄电池这个“中枢”才能给负载提供稳定的电源，由蓄电池、太阳能电池板、风力发电机以及控制器等构成的智能型风光互补发电系统能将风能和太阳能在时间上和地域上的互补性很好的衔接起来。
若将两者结合起来，可实现昼夜发电。
在合适的气象资源条件下，一般要求年平均风速大于4m/s以上地区和太阳能资源Ⅱ类及以上可利用地区，风光互补发电系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛的应用。
如图3-50所示是风光互补发电系统实物图。
图3-50风光互补发电系统实物图二、相关知识学习情境风光互补发电系统设计原则及方法（一）风光互补发电系统设计原则风光互补发电系统设计的目标是确定发电系统各部件的容量及运行控制策略，合理的设计方案能降低系统成本，增加系统运行的可靠性。
太阳能与风能在时间和地域上有很强的互补性，且风电的单位发电成本低于光伏发电，因此，风光互补能够降低系统的总成本。
在风光互补发电系统的优化设计中，应该在获得安装点的气候数据和负载容量后，通过选择不同的系统部件组合方式确定系统容量，然后再选择在给定系统容量下的最优运行策略。
风光互补发电系统的设计包括两个方面：系统设计和硬件设计。
风光互补发电系统的系统设计的主要目的是要计算出风光互补发电系统在全年内能够可靠工作所需的太阳能电池组件、风力发电机和蓄电池的数量。
同时要注意协调风光互补发电系统工作的最大可靠性和成本两者之间的关系，在满足最大可靠性的基础上尽量减少风光互补发电系统的成本。
风光互补发电系统硬件设计的主要目的是根据实际情况选择合适的硬件设备，包括太阳能电池组件的选型、风力发电机的选型、逆变器的选择、电缆的选择、支架设计、控制测量系统的设计、随雷设计和配电系统设计等。
风光互补发电系统的优化设计
风光互补发电系统的优化设计
本报告旨在对风光互补发电系统的优化设计进行详细的分析。
首先，要在优化设计中充分发挥风能和光能资源的优势，应考虑两者相互补充，避免因单一能源短缺而影响供电安全。
其次，要重视节能减排原则，建立节能优先、多能互补的优化发电模式。
针对上述问题，可以在设备的选型方面提出建议。
例如，可以使用新型风电机组和太阳能光伏系统，其带宽可增大30%，
从而提高系统的负载能力；使用配套的转换技术，可以不断优化发电系统的性能；可以使用交流/直流配电技术，将分散的
配电负载集中在数量少的配电线路中，以降低损耗，提高电压和稳定性。
此外，还可以对控制系统进行优化。
可以设计多级控制系统，通过联网技术，实现远程监控，自动化控制，以保证运行安全；可以引入电能表管理系统，可以实时统计每个用户的电能消耗情况，提高用电效率；可以使用多传感器技术，实现数字化采集控制，改变传统电力传输网络的结构，使之更为灵活，容量更大，可靠性更高，同时可以更好地避免电网故障。
以上是关于风光互补发电系统优化设计的研究与分析报告，本报告仅供参考。
此外，还可以进一步深入研究多向互补发电技术的发展趋势，丰富系统的多功能性，不断提高发电系统的可靠性，确保系统的安全运行与可持续发展。
风光互补系统方案
风光互补系统方案摘要风光互补系统方案是一种利用太阳能和风能相互补充的可再生能源发电系统。
本文将介绍风光互补系统的基本原理、构成和优势，并重点讨论了系统的设计、安装和维护。
最后，我们还将分析该系统在实际应用中的一些问题和挑战，并提出相关解决方案。
1. 引言可再生能源的利用是解决能源短缺和环境污染问题的重要途径之一。
风能和太阳能是两种最常见、最广泛利用的可再生能源。
然而，由于天气和地理条件的限制，单独利用太阳能或风能并不能满足能源的稳定需求。
因此，将两种能源相互补充使用已成为一种非常有潜力的解决方案，即风光互补系统。
2. 系统原理风光互补系统是通过同时利用太阳能和风能来满足能源需求的一种系统。
太阳能主要通过光伏发电板转化为电能，而风能则通过风力发电机转化为电能。
这两种能源分别具有不同的特点和工作原理，但可以相互补充使用，以实现能源的稳定供应。
3. 系统构成风光互补系统主要由以下几个组成部分组成：3.1 太阳能发电部分太阳能发电部分主要包括光伏发电板、电池组和逆变器。
光伏发电板将太阳能转化为直流电能，然后经过电池组储存，最后通过逆变器将直流电能转化为交流电能，以供电网或其他设备使用。
3.2 风能发电部分风能发电部分主要包括风力发电机、风轮和控制系统。
风力发电机通过风轮转动产生机械能，然后通过发电机转化为电能。
控制系统可以根据风速和风向调整风力发电机的转速，以达到最佳发电效果。
3.3 能量储存部分能量储存部分主要包括电池组和储能设备。
电池组可以储存太阳能和风能转化的电能，并在需要时释放，以满足电能需求。
储能设备可以吸收并储存多余的能量，以便在能量供应不足时提供补充。
3.4 控制与管理部分控制与管理部分主要包括集中控制系统和监测设备。
集中控制系统可以实时监控和控制风光互补系统的运行状态，以确保系统的稳定和可靠运行。
监测设备可以收集系统的各种数据，并提供对系统性能的评估和分析。
4. 系统设计与安装风光互补系统的设计与安装需要考虑多个因素，包括能源需求、环境条件和经济效益等。
风光互补发电系统的设计与性能评估
风光互补发电系统的设计与性能评估风光互补发电系统的设计与性能评估随着可再生能源的重要性日益凸显，风光互补发电系统作为一种绿色能源解决方案逐渐受到人们的关注。
风光互补发电系统利用风力和太阳能光电效应生成电能，在光照和风力条件不同的情况下实现能源的互补和稳定供应。
本文将重点探讨风光互补发电系统的设计原则和性能评估方法。
风光互补发电系统的设计需要考虑以下几个方面。
首先，根据设备布局和环境条件，选择合适的风力和光电设备组合。
通常情况下，风力发电设备在较强的风力条件下效果较好，而光电设备则需充分接收太阳光照。
因此，在选择风力设备类型和数量时，需要考虑风速和风向，以保证最大的风能捕获效果。
此外，还需要根据太阳辐射情况和地形条件，选择合适的光电设备类型和布置方式。
其次，设计风光互补发电系统时需要考虑能量的互补和负载需求匹配。
由于风力和太阳能的时空变化性，风光互补发电系统可以在不同的条件下分别提供能源。
在能量互补方面，可以通过光电发电设备将太阳能转化为电能，并利用风力发电设备将多余的风能储存起来。
另外，还可以通过设备控制和能量转换装置，将风力和太阳能的能量输出协调一致，以满足负载的需求。
最后，对风光互补发电系统的性能进行评估是设计过程中至关重要的一步。
常见的性能评估指标包括风力发电设备的风能捕获率和发电效率，光电发电设备的光电转换效率和发电量，以及系统的整体能量利用率等。
通过这些指标的评估，可以了解风光互补发电系统的发电能力和性能稳定性，并进行系统的优化和改进。
除了上述设计原则和性能评估方法，风光互补发电系统还需要考虑其他因素，例如可靠性、安全性和经济性。
在实际应用中，需要根据具体的场地条件和需求进行综合评估和优化设计。
总之，风光互补发电系统作为一种可再生能源解决方案，具有很大的发展潜力。
通过合理的设计和性能评估，可以实现风力和光电的互补利用，稳定供应从而推动可持续发展。
小型风光互补并网发电系统的研究与设计
1、提高能源转换效率：未来的研究将更加注重提高风能和太阳能的转换效 率，以更充分地利用这两种可再生能源。
2、智能控制与调度：通过引入更先进的控制算法和调度策略，可以更有效 地管理和调度系统资源，提高系统的稳定性和效率。
3、融合其他新能源技术：例如，将氢能等其他新能源技术融入到风光互补 系统中，可以进一步拓宽系统的能源来源，提高系统的抗风险能力。
三、小型风光互补发电系统控制 器的发展趋势
随着科学技术的不断进步和应用，小型风光互补发电系统控制器将会朝着更 加智能化、高效化、可靠性更高的方向发展。
1、智能化：随着人工智能和机器学习等技术的发展，未来的小型风光互补 发电系统控制器将会更加智能化。通过引入更加先进的智能算法和模型，实现对 系统的自适应和自主学习控制，提高系统的性能和稳定性。
参考内容
随着全球能源结构的转变，可再生能源已成为世界各地电力行业的重要发展 方向。其中，风光互补并网发电系统因其在技术上的优势和环境友好性，逐渐受 到了广泛的和研究。本次演示将探讨风光互补并网发电系统的研究与开发。
一、风光互补并网发电系统的基 本原理
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
风光互补并网发电系统是一种结合了风力发电和太阳能发电的混合发电系统。 它利用风力发电机和太阳能电池板分别捕捉风能和光能，将其转换为电能，然后 通过并网逆变器将电能输送到电网中。这种系统可以有效地利用风能和光能，实 现能源的可持续利用。
4、优化储能技术：针对当前储能技术的问题，我们将寻求更高效、更环保 的储能解决方案，例如发展超级电容器、电池等更高效的储能设备。
5、扩大应用范围：随着技术的进步和成本的降低，小型风光互补并网发电 系统的应用范围将进一步扩大，从偏远地区扩展到城市地区，从独立供电发展到 区域供电网络。
风光互补供电系统设计方案
风光互补供电系统设计方案一、典型1080P枪机供电指标典型的枪机有无红外CCD枪机的基本供电指标如表1所示：表1二、风光互补系统风光互补作为一套发电应用系统，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，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、电缆及支撑和辅助件等组成一个发电系统，系统构成如图1所示，主要组成部分的功能介绍如下：●发电部分：由风力发电机和太阳能电池板矩阵组成，完成风－电；光－电的转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。
●蓄电部分：由多节蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。
●风光互补供电控制部分：由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成。
完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。
●供电部分：将蓄电池中的直流电能供给用电器。
●逆变器：蓄电池的24V直流输出经过逆变器逆变后，转化为220V交流输出电源，用以替代原有的220V市电电源，向监控摄像机及其信号传输设备供电，前端设备备有电源适配器进行交直流转换以及变压。
图1风光互补供电系统可以在夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，而晴天由太阳能发电，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、科学与实用。
因此，非常适用于需要24小时不间断供电的高清视频监控摄像机。
针对内容一中介绍的典型1080P枪机供电指标，考虑到出现连续无风无日照的天气情况，因此建议采用250Ah的蓄电池，一次充满可持续供电5天。
风光互补系统设计参数如下所示(具体计算方法见附录)：●小型风力发电机：480W（5叶片）24V●蓄电池额定电压24V●输出功率：60W●单晶硅太阳能板150W×4块●风光互补蓄电池：单块额定电压12V，额定容量125Ah，采用4块组合成额定电压2 4 V，额定容量250Ah的蓄电池组。
风光互补发电系统-设计报告
风光互补发电系统的设计及优化
风光互补发电系统的设计及优化随着现代社会的不断发展，能源需求也在不断增加。
为了满足人们对能源的需求，各种新型能源逐渐崛起。
其中，风能和光能是两种最常用的可再生能源。
然而，单独使用风能或光能并不能完全满足人们的能源需求。
为了更好地利用这两种能源，风光互补发电系统应运而生。
风光互补发电系统由风力发电机、光伏发电系统、储能设备和逆变器等组成。
风力发电机负责利用风能发电，光伏发电系统则利用光能发电。
储能设备主要是为了在晴天或夜晚等无法获得太阳能时，把风力发电产生的电能存储起来。
逆变器则主要是将发电产生的直流电转换为交流电，以满足家庭或企业的用电需求。
在设计风光互补发电系统时，首先要考虑的是风力发电机和光伏发电系统的配置。
需要根据当地的气候条件和年平均风速等因素进行最佳配置。
为了提高系统的效率和稳定性，建议将风力发电机和光伏发电系统进行分区域布局，让它们分别产生电能，再使用逆变器来进行协调管理。
其次，储能设备也是非常重要的。
储能设备的选择要考虑到储能效率、储能量和储能环境等多种因素。
目前，常见的储能设备有电池、超级电容和燃料电池等。
对于小型家庭来说，电池是相对较好的选择。
而对于大型企业来说，则可以考虑使用超级电容或燃料电池等更高效能的储能设备。
最后，应该在储能设备和逆变器之间引入一个控制系统，实现智能控制和管理。
控制系统应该具备实时监控、数据采集、趋势分析等功能，可以通过远程控制实时了解风光互补发电系统的运行状态，并进行必要的调整和控制。
通过以上的设计和优化，风光互补发电系统可以最大程度地利用风能和光能，提高能源利用率和系统的稳定性。
此外，在日常使用中，还可以通过电器设备的合理使用来进一步提高能源利用效率。
因此，风光互补发电系统的实际使用具有良好的经济和社会效益。
当然，与任何能源技术一样，风光互补发电系统也面临一些挑战和局限性。
例如，系统设计和实施的成本较高，需要较高技术水平的人员进行安装和维护。
同时，在某些地区，由于气候条件和风能、光能资源的不足，使用这种系统可能并不划算。
风光互补混合发电系统优化设计
二、研究内容与方法
1、研究内容
风光互补混合发电系统的优化设计需要从多个方面入手，包括风力发电机组、 太阳能电池板、储能设备、逆变器等组成部分的优化。具体来说，需要解决以下 问题：
（1）风力发电机组的优化：如何根据地理位置和季节因素选择合适的风力 发电机组，以提高风能利用率？
（2）太阳能电池板的优化：如何根据天气和日照条件选择合适的太阳能电 池板，以提高太阳能利用率？
5、加强系统维护和管理：定期对风光互补发电系统进行巡检和维护，及时 发现并解决设备故障和安全隐患，以保障系统的稳定运行。同时，采用现代化的 管理系统和技术手段，提高风光互补发电系统的运行效率和维护管理水平。
五、总结
本次演示对风光互补发电系统进行了优化设计研究。首先介绍了风光互补发 电系统的基本概念和背景，然后分析了该系统存在的主要问题，并针对这些问题 提出了增加储能设备、引入智能调度系统、优化设备选型和布局、采用混合能源 系统和加强系统维护和管理等优化方案。这些优化方案能够提高风光互补发电系 统的能源效率、稳定性和可靠性，对于推动可再生能源的发展和应用具有重要意 义。
一、背景与意义
传统的能源供应方式主要依赖化石燃料，这种方式的缺点是资源有限、污染 环境。随着科学技术的不断发展，人们开始大力开发可再生能源，以解决这一问 题。风能和太阳能是其中最具代表性的两种能源，它们不仅无穷无尽，而且在使 用过程中基本不会产生环境污染。
然而，单独使用风能或太阳能都存在一定的局限性。风能受地理位置和季节 影响较大，而太阳能则受天气和昼夜影响明显。因此，需要将这两种能源进行互 补，以实现电力供应的稳定。风光互补混合发电系统应运而生，它结合了风能和 太阳能的优点，可以提供可靠的电力供应，同时具有较高的能源利用效率和较低 的补发电系统具有很多优点，但仍存在一些问题和挑战。首先，风 能和太阳能资源的不确定性是影响系统稳定性的主要因素。由于气候变化和天气 条件的随机性，风能和太阳能的供应可能无法满足系统的需求。其次，风光互补 发电系统的储能环节也是一个亟待解决的问题。由于蓄电池成本较高，其规模和 寿命限制了系统的储能能力，从而影响了系统的稳定性和可靠性。此外，系统的 优化设计还需要考虑设备选型、布局和安装等因素。
风光互补发电系统的建模与优化设计
风光互补发电系统的建模与优化设计一、引言近年来，随着能源需求的不断增长，环保型可再生能源逐渐成为人们关注的焦点。
在可再生能源领域，风电和光伏光电具有广阔的发展前景，而风光互补发电系统在发电效率和发电稳定性方面表现出众。
本文将介绍风光互补发电系统的建模和优化设计。
二、风光互补发电系统的概述风光互补发电系统是将风力发电和光电发电进行有机结合，使系统具有更好的发电效率和稳定性，实现了可再生能源的最大程度利用。
风光互补发电系统包括风力发电和光电发电两个主要部分，其中风力发电利用风力驱动发电机转动来发电，而光电发电则利用光能转化电能来发电。
三、风力发电建模与优化1.建模风力发电的建模首先需要测量风速和风向，通过这些数据可以计算出风能转化为电能的效率。
其次是根据风机的性质建立数学模型，用来描述风机的转速和发电功率之间的关系。
最后，要考虑并网条件下的发电功率，保证系统的安全和稳定。
2.优化风力发电的优化主要从两个方面入手：一是提高风机的利用率，二是提高风机的可靠性。
为了提高风机的利用率，可以采用更加精确的模型和控制策略，来确保风机能够在最佳状态下运行。
同时，也要考虑到可靠性，增加风机的寿命和降低故障率，需要采用适当的维护保养措施。
四、光电发电建模与优化1.建模光电发电的建模包括测量太阳辐射、建立光电转换模型和并网思路。
首先需要对太阳辐射进行测量，同时还需要考虑天气条件和其他外部因素对太阳辐射的影响。
接下来是建立光电转换模型，通过数据分析和计算得出光照条件下发电量与天气条件和组件性能之间的关系。
最后是并网设计，要考虑到并网时的电网条件和电力负载，保证系统的安全和稳定。
2.优化光电发电的优化主要在于提高光电转换效率和提高光伏组件寿命。
具体措施可以包括：使用更高效的光伏材料，优化组件设计，提高组件表面反射和吸收等技术手段，同时也需要加强维护保养工作，延长组件寿命。
五、风光互补发电系统的优化设计风光互补发电系统的优化设计要考虑到风力发电和光电发电两个部分的相互配合和协同作用。
风光互补发电系统设计方法论文
风光互补发电系统设计方法论文摘要：将太阳能和风能作为再利用资源，可使风光互补发电系统实现不间断的供电。
在太阳能和风能资源丰富的偏远地区，由于负荷比较分散，用电量相对较少，长距离输配电投资和损耗都很大，因此没有必要实现并网发电。
随着社会经济的快速发展，人们对用电量的需求越来越大，相信风光互补发电系统将会有更加广阔的发展前景。
风光互补发电系统作为一种综合利用光能、风能的电源系统，一方面可为供电不便地区的电网提供高可靠性、低成本的电源；另一方面也可为有效解决当前的环境污染和能源危机提供新的发展思路。
单独的太阳能、风能系统通常会受到地域、时间上的限制，尤其是无法全天候地利用太阳能或风能。
然而，太阳能和风能在时间、地域上具有非常强的互补性特点。
比如，白天光照较强时，风速较小；而夜间光照较弱时，风速则会因地表温差变化不断地增大。
从这一层面来讲，太阳能和风能在时间上是可以相互弥补的。
风光互补发电系统具体的构成参数取决于实际应用过程中的最大用电负荷和日均发电量。
其中，最大用电负荷是系统逆变器容量选择的主要依据；而日均发电量则是风机容量、光电板容量和蓄电池组容量选择的主要依据。
光伏发电单元采用的是光电板，可以对太阳能进行有效的转化，利用智能管理核心实现充电、放电以及逆变；而风力发电单元主要是利用一些小型的风力发电机对风能进行有效转化，通过智能管理核心对系统进行充、放电管控。
从应用实践来看，上述2个基本单元在能源采集层面上表现出一定的互补性，而且各具特色，2套系统相互补充大大提高了供电的安全性。
1 风光互补发电系统的设计图1所示为风光互补发电系统结构图。
该系统是集风能、太阳能和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再生能源发电系统。
1.1 光伏电池阵列太阳能电池单体作为光电转换过程中的最小单元，面积仅有4～100 cm2。
通常情况下，太阳能电池单体应用过程中的电压只有0.5 V，电流大约为20～25 mA/cm2，因此，实际操作过程中不可将其单独用作电源。
基于MPPT的离网风光互补发电系统的设计的开题报告
基于MPPT的离网风光互补发电系统的设计的开题报告一、选题背景及意义离网风光互补发电系统是指利用光伏发电和风力发电两种能源相互补充，形成一个高效、稳定的电力供应系统。
该系统的优点是能够实现稳定可靠的电力供应，满足偏远地区、岛屿和山区等地区的用电需求，同时降低对传统能源的依赖，减少环境污染，实现可持续发展。
在离网风光互补发电系统的设计中，MPPT技术是不可或缺的关键技术。
MPPT技术是利用微处理器控制光伏电池组输出电压和电流，以保证整个光伏电站的最大功率输出。
采用MPPT技术可以大大提高光伏发电系统的效率，从而减少系统的造价和维护成本。
本课题旨在设计一个基于MPPT技术的离网风光互补发电系统，主要研究以下内容：1. 光伏发电和风力发电的系统设计和参数选择；2. MPPT技术的原理和应用；3. 离网风光互补发电系统的电路设计和控制策略；4. 离网风光互补发电系统的性能测试及优化。
二、研究目标及步骤1. 确定离网风光互补发电系统的目标：设计输出功率为2KW的光伏发电系统和1KW的风力发电系统，使两个系统相互补充，实现整体输出功率为3KW以上。
2. 研究MPPT技术：详细介绍MPPT技术的原理和应用，研究常见的MPPT算法及其特点，选择最适合本系统的算法。
3. 确定系统的电路设计和控制策略：根据光伏发电和风力发电的特性，设计合理的电路和控制策略，使系统稳定运行，并满足负载的电力需求。
4. 进行系统性能测试及优化：对系统进行实验室性能测试，通过数据分析和模拟，对系统进行优化和改进。
三、开题计划及进度安排1.第一周完成对离网风光互补发电系统的基础知识的学习和资料收集；制定详细的研究方案。
2.第二周至第四周对MPPT技术进行深入研究，选择实验用的控制器。
3.第五周至第七周根据系统设计要求，进行电路设计和控制策略的设计，制作电路板。
4.第八周至第十周进行离网风光互补发电系统的实验室测试，收集实验数据，并进行分析和处理。
风光互补供电系统方案
风光互补供电系统方案引言在当今全球能源不断紧张的情况下，寻求可再生能源的利用方式成为了人们热切关注的焦点。
其中，风能和光能作为最为典型和常见的可再生能源已经受到了广泛的关注。
同时，随着科技的不断发展和成熟，风力发电和太阳能发电的效率也在不断提高。
本文将介绍一种风光互补供电系统方案，利用风能和光能相互补充，为我们提供可靠和稳定的供电方案。
一、系统原理风光互补供电系统是将风能发电和太阳能发电进行有机结合的一种智能供电系统。
其原理是基于风能和太阳能发电两种方式所产生的电能可以相互补充和交替使用。
当风能资源充足时，通过风力发电机组将风能转化为电能并进行储存。
当夜晚或天气状况不佳时，无法继续利用风能发电时，系统会自动切换为太阳能发电。
通过太阳能电池板将太阳能转化为电能，对系统进行补充供电。
通过风能和光能的互补利用，使得供电系统具备更高的可靠性和稳定性。
二、系统组成风光互补供电系统主要包括风力发电机组、太阳能电池板、控制系统和储能设备等组成部分。
1. 风力发电机组：风力发电机组是系统中最核心的组成部分，通过利用风力驱动发电机转子旋转，进而将机械能转化为电能。
发电机组通常由风轮、传动系统和发电装置组成。
2. 太阳能电池板：太阳能电池板是将太阳辐射能转化为直流电能的设备。
其构造是利用光电效应将太阳能转化为电能。
太阳能电池板通常由多个太阳能电池组件组成，并通过电池组串联并联而成。
3. 控制系统：控制系统是整个供电系统的大脑，负责监测风力发电机组和太阳能电池板的工作状态，并根据需求进行智能控制。
控制系统能够自动切换发电方式，并对电能进行储存和分配。
4. 储能设备：储能设备主要是用于储存通过风力发电和太阳能发电产生的电能。
常见的储能设备有电池组、超级电容和储热设备等。
储能设备能够在无法进行发电时提供稳定的电能供应。
三、系统优势风光互补供电系统有以下几个明显的优势：1. 提高供电稳定性：通过风能和光能的互补利用，无论是风能不足还是夜晚无法利用风能发电，系统都能够自动切换为太阳能发电，从而保证供电的稳定性。
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5.3.1风光互补发电系统设计风能和太阳能都具有能量密度低、稳定性差的弱点，并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响．然而太阳能与风能在时间上和地域上一般都有一定的互补性，白天太阳光最强时，风较小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强．在夏季，太阳光强度大而风小；冬季，太阳光强度小而风大。
太阳能发电稳定可靠，但目前成本较高，而风力发电成本较低，随机性大，供电可靠性差。
若将两者结合起来，可实现昼夜发电．在合适的气象资源条件下，风光互补发电系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛的应用．如图5.1为某地10 月份某日典型的太阳能和风资源分布，因此采用风光互补发电系统，可以弥补风能和太阳能间歇性的缺陷。
图5.1 某地10 月份典型日太阳能和风能资源分布图风光互补发电的优势：（1）利用风能和太阳能的互补性，弥补了独立风电和独立光伏发电系统的不足，可以获得比较稳定的和可靠性高的电源。
（2）充分利用土地资源。
（3）保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量。
（4）对系统进行合理的设计和匹配，可以基本上基本上由风光互补发电系统供电，获得较好的经济效益。
5）大大提高经济效益。
风光互补发电系统主要组成部分（1）发电部分：由一台或者几台风力发电机和太阳能电池阵列构成风—电、光—电发电部分，发电部分输出的电能通过充电控制器与直流中心完成蓄电池组自动充电工作。
（2）蓄电部分：蓄电部分主要作用是将风电或光电储存起来，稳定的向电器供电。
蓄电池组在风光互补发电系统中起到能量调节和平衡负载两大作用。
（3）控制及直流中心部分：控制及直流中心部分由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成，完成系统各部分的连接、组合及对蓄电池组充放电的自动控制。
控制及直流中心具体构成参数由最大用电负荷与日平均用电量决定。
（4）供电部分：供电部分不可缺少的部分是逆变器，逆变器把蓄电池储存的直流电转换为交流电，保证交流负载的正常使用。
同时，还有稳压功能，以改善风光互补系统的供电质量。
图5.2 风光互补发电系统设计一个完善的风光互补发电系统需要考虑多种因素．如各个地区的气候条件，当地的太阳辐照量情况，太阳能方阵及风力发电机功率的选用，作为储能装置蓄电池的特性等．因此，必须选择建立一些先进的数学模型进行多种计算，确定合理的太阳能电池方阵和风力发电机容量，使系统设计最优化．数学模型计算1.蓄电池容量计算蓄电池的容量C 通常按照保证连续供电的天数来计算：n W d 式中： n ——蓄电池连续供电的天数 （根据当地太 阳能和风能的气象数据确定）， 般为 2～5 d ；W d ——为日耗电量， kWh ；U ——系统工作电压，一般为 24 V 或 12 V ；DOC max ——蓄电池最大放电深度， 一般取 40%；out ——由蓄电池到负载的放电回路效率，包 括蓄电池的放电效率、 控制器的效率及 线路损耗 等，一般 out 为 95%～98%。
2 . 不同地点和不同高度的风速计 风速随高度的变化情况，地面的平坦度、地表 粗糙度，以及风通道上的气温变化情况 的不同而 有所差异¨。
风速随高度而变化的经验公式很 多，通常采用指数公式，即式中： ——距地面高度为 h 处的风速， m ／ s ；1 ——高度为 hl 处的风速， m ／ s ；——风切变指数，它取决于大气稳定度和 地面粗糙度，其值约为 1／2～ 1／8．对 于地面境界层，风速随高度的变化则 主要取决于地面粗糙度，这时一般取 地面粗糙度 作为风切变指数．3. 风力发电量的计算式中： E ——当月发电量， kWh ；E 1，E 2 ——风力发电机在不同风速段的发 电量， kWh ；当时风速， m/s ；U D0C maxout对于小型风力发电机， E E 1 E 2E 1P N h i i / H E P h日发电量计算公式如下：m i / i m / H风力发电机启动风速，m/s；风力发电机额定风速，m/s；风力发电机停机风速，m/s；P N ——风力发电机额定功率，kW ；h i ——该月中与i 相对应的小时数；选择风机容量应是负载需求的2～3 倍，最后用上式来计算风机的日发电量。
4. 太阳电池组件容量太阳能电池所发电量应为负载所需总电量与风机所发电量的差，并且以太阳能的发电量来确定太阳能电池板的容量。
太阳能电池板每月发容量的数学公式：H Ti m F ti F p F s F F0 A E si3.6式中：E si ——太阳电池组合板第i 月发出的电能，kWh；H Ti ——组合板平面第i 月单位面积上接受的辐射量，MJ/m2 ；m ——组件的转换效率,通常为8%～16%；F ti ——第i 月组件转换效率的温度修正因子；F p ——组件的封装因子,有效电池面积与组件总面积之比,通常Fp> 0.8；F s ——积尘因子,组件表面积尘时的发电量与表面完全清洁时的发电量之比，对于户用系统Fs 取1；F——组件未工作在最大功率点处影响组件输出功率的系统性能失配因子，一般F=0.954.F0 ——由于材料老化、性能下降等其它因素影响组件输出功率的修正因子，一般F0 取0.98 ；A ——太阳能电池板的总面积，m2 。
通过计算出的太阳电池板的总面积来确定太阳能电池板的容量。
风光互补控制器风光互补控制器是专门为风能、太阳能发电系统设计的；集风能控制、太阳能于一体的智能型控制器。
充分利用风能和光能资源发电，可减少采用单一能源可能造成的电力供应不足或不平衡的情况。
设备不仅能够高效率地转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，而且还提供了强大的控制功能。
为了更直观地远程观察，控制器外壳上除装有风力发电机充，放电，太阳能充，放电指示灯外，还装有液晶显示屏，能直接观察到蓄电池充，放电全过程。
控制器内部装有过载保护和超速保护，使风力发电机更安全可靠。
控制器还具有光控、声控、温度补偿及防雷、反极性保护等功能。
风光互补发电系统按是否并入公共电网系统可以分为并网发电系统和离网发电系统。
离网发电系统一般100W 到100kW 。
并网发电系统可达数千瓦至兆瓦。
5.3.2离网风光互补发电系统设计方法离网风光互补发电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，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。
图5-3 离网发电系统结构风光互补发电系统设计方法:（1）功率匹配法: 在不同的太阳辐射和风速下对应的太阳能电池阵列的功率和风力发电机的功率之和大于负载功率，主要用于实现系统的优化控制。
（2）能量匹配法: 在不同的太阳辐射和风速下对应的太阳能电池阵列的发电量和风力发电机的发电量之和大于负载耗电量，主要用于系统功率设计。
电量与用电量的匹配设计离网风光互补发电系统发出的电能首先经过蓄电池储存起来，然后再由蓄电池向电器供电。
所以，必须认真科学地考虑，风力发电机功率，太阳能电池组件功率与蓄电池容量匹配和静风期储能等问题。
目前，离网风光互补发电系统的输出功率与蓄电池容量一般都是按照输入和输出相等，或输入大于输出的原则二进行匹配的。
（1）设备日用电量计算Qi=Pi*Ti式中：Qi ——日用电量；Pi ——设备额定功率；Ti ——日用电小时数。
（2）系统总用电量估算Qm=(P1+P2+...+Pi)*Ni*Ti式中：Qm——系统负荷最大日用电量（kW*h ）；Pi ——每种相同设备的额定功率（kW)；Ni——具有相同额定功率的设备的数量；Ti ——该类设备的日平均使用时间（h)；i ——1,2,...n 个不同类型的设备数量。
（3）发电能力的测算日平均发电量则是由风力发电机和太阳能电池组件的发电能力及当地风光资源状况决定的。
Q=Q1+Q2式中：Q1——风力发电机组的日平均发电量；Q2——太阳能电池组件的日平均发电量。
（4）风力发电机组供电能力的测算方法计算中假设风力发电设备利用率为100%。
具有风频图的风力发电机输出功率计算公式：Q=（P1+P2+...Pv）*Tv式中：Q ——风力发电机在计算期间的发电总量（kW*h ）；Pv——在风速v 时风力发电机的输出功率（W）；Tv ——场地风速v 的期间累计小时数（h ）。
如果不能得到风速频率分布图，则可用当地的年平均风速进行估算。
用年平均风速值时的发电机输出功率值乘以年度总的小时值8760h，即：Q1=K*8760*Pv式中：Q1——年发电量（kW*h ）；Pv ——年平均风速值时发电机组输出功率；K——修正系数，取1.2~1.5。
根据经验，按平均风速计算的发电量小于实际按风速频率分布的年发电量，因此可按一定的比例进行适度修正（修正系数取 1.2~1.5）。
总之，风光互补发电系统作为独立的电源系统，具有一定的合理性和可靠性，有着广泛的应用领域。
在远离电网的地区，独立供电系统已经成为人们必须的电源。
边防哨所、邮电通讯的中继站、公路、渔船和铁路信号站、地质勘探野外的工作站以及偏远的农牧民都需要低成本、高可靠性的独立电源系统；对于城市里的景观灯、路灯等，随着政府对节能环保的重视应用前景也相当广阔。
5.3.3并网风光互补发电系统设计方法风能和光能的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。
另外，风力发电和光伏发电系统在蓄电池和逆变器环节上是可通用的。
风光互补发电系统也可做成分布式，由风力发电系统、太阳能发电系统、储能系统、能源变换系统、直流母线（或交流母线）及能量管理系统等若干子系统组成，风光互补发电系统可分为直流母线结构及交流母线结构。
1．直流母线结构如图5-4 所示为分布式直流母线控制方式。
这种方案的主要优点是：第一，只需对母线电压进行控制，容易满足系统性能要求，控制算法相对容易。
第二，由于省去了子系统中的整流部分，因此，系统成本低，易于推广。
第三，采用分布式直流母线控制，系统容易扩展，可以满足用电设备和发电设备增加的要求。
系统采用直流母线，储能单元分为长期储能单元和短期储能单元。
蓄电池是长期储能单元的最佳选择，而短期储能单元采用开关磁阻电机飞轮储能系统。
开关磁阻电机具有结构简单、成本低、适合高速运行等特点。
利用飞轮储能可以有效地补偿由于风速、光照变化以及负荷变化所引起的母线电压波动，提高系统的稳定性，降低由此而引起的蓄电池的充放电次数。
对于系统中的交流用电负荷，采用逆变控制单位集中供电。
在实际应用中，为了提高系统的适用性，可以非常方便地利用直流母线进行扩展。
例如为了进一步提高系统的可靠性，保证重要用电设备的正常运行，可以在直流母线上加装柴油发电机组，并通过系统控制部分统一进行能量控制。