风光互补能源系统的远程控制

摘要

随着世界范围内的能源紧张，化石燃料的储量逐渐下，降能源成本日益升高，人们开始将目光投向可再生的清洁能源。在这样的背景下，风能和太阳能作为最具开发潜力的可再生能源已经成为解决能源环境问题的重要途径，风能和太阳能是目前能源领域研究开发的重要方向。风能与太阳能在时间和地域的分布上都具有比较明显的互补性，非常适合组成互补系统联合开发利用。
　　本文将小型风光互补能源系统作为研究对象。在实验室搭建了小型模拟实验平台，在深入研究其工作原理与特性的基础上，利用远程控制终端对其进行数据采集与远程监控。针对风光互补能源系统的需要设计了一套上位机远程管理监控软件。在现有风光互补系统的基础上根据应用的要求对系统结构进行了优化，通过加入远程控制使其具有更高的实用性，在此基础上可以将其来发展为小型分布式的能源系统。
　　文章中首先介绍了课题的背景意义以及风力发电和光伏发电的基本原理。详细介绍了小型风光互补能源系统的整体结构，同时对系统中各组成部分的硬件选型以及工作原理也进行了简要介绍。阐述了最大功率跟踪与负载功率跟踪的控制方法并给出了相应的系统控制策略，在其中加入了负载分级和引入市电的应急方案。最后着重介绍了基于GPRS通讯技术的远程控制系统的软硬件设计。
　　在远程控制系统的设计过程中，主要完成了GPRS无线通讯模块的软硬件设计，上位机能源管理系统软件设计。实物实验与仿真研究相结合对所设计的内容进行了充分的验证。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 风能与太阳能的分布特点以及互补性

1．2．1 风力发电与光伏发电的特点

1．2．2 风能与太阳能的互补性

1．3 风光互补能源系统的应用现状

1．4 本文的工作重点

第二章 风光互补能源系统工作原理与特性

2．1 风力发电系统

2．1．1 风力发电系统结构简介

2．1．2 风力发电机工作特性

2．2 光伏发电系统

2．2．1 光伏发电系统结构简介

2．2．2 太能电池工作原理与特性

2．3 蓄电池

2．3．1 蓄电池结构与工作原理

第三章 风光互补能源系统整体结构

3．1 系统架构

3．2 逆变器

3．3 整流器

3．4 远程控制终端

3．5 传感器

3．5．1 霍尔式电压电流传感器

3．5．2 风速仪

3．5．3 总辐射表

3．5．4 热电阻

第四章 风光互补能源系统的控制方法与策略

4．1 风力发电模块的控制

4．1．1 最大功率跟踪

4．1．2 负载功率跟踪

4．2 光伏发电功率控制方法

4．2．1 最大功率跟踪扰动观察法

4．2．2 负载功率跟踪

4．3 蓄电池充放电控制方法

4．4 风光互补系统控制策略

4．4．1 系统中的能量流动关系

4．4．2 系统控制策略

第五章 远程控制终端硬件设计

5．1 整体结构

5．2 远程控制终端主板部分硬件设计

5．2．1 主板CPU

5．2．2 模数转换部分

5．2．3 RS-485接口部分

5．3 GPRS无限通讯模块

5．3．1 硬件电路设计

第六章 上位机能源管理软件设计

6．1 程序窗体设计

6．1．1 MDI父窗体

6．1．2 数据显示子窗体

6．2 基于socket类的TCP／IP异步通讯程序

6．3 对数据库的操作

6．4 通讯协议

第七章 仿真实验

7．1 仿真模型

7．2 仿真结果

7．2．1 光伏模块

7．2．2 风力发电模块

第八章 结论与展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢