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一種智能風光互補發電系統

發布時間:2019-10-25 20:57   類型:應用案例   人瀏覽

1 引言

傳統的風光互補發電系統主要由風力發電機、光伏電池組件、風光互補控制器、儲能蓄電池以及逆變器構成。由于其不具備智能化管理與遠程監控等特點,管理者不能實時掌握風光互補發電系統的當前工況,從而導致風光互補發電系統實用性不強,系統出現故障時不能夠及時得到維護。本文對傳統的風光互補發電系統電路結構進行了改進,將無線通信技術與風光互補發電技術相融合,設計了智能風光互補發電系統,數據采集電路實時采集風光互補發電系統的關鍵信息,通過GPRSWIFI無線通訊模塊將風光互補電源的關鍵信息發送給遠程監控中心或者用戶,這樣用戶可以實時掌握系統的運行狀況,增強了系統實用性[1]


2 系統總體設計

系統整體結構框圖如圖1所示。

1 系統整體結構框圖

其中,風力發電機和光伏電池組件用來把風的動能和太陽的輻射能轉換為電能;風光互補控制器由蓄電池充放電電路、數據檢測與控制電路以及無線通信電路三部分組成,對蓄電池進行有效的充放電管理和控制,從而使儲能蓄電池不會過充電和過放電;當系統所發出的電量超過蓄電池存儲量時,風光互補控制器將自動接通泄荷器,將多余的能量消耗掉;蓄電池是存儲電能的核心部件,負責儲存電能以及為系統提供工作電源等;逆變器主要是把直流電轉換為交流電,為交流負載提供電能;數據檢測與控制電路對系統的關鍵信息進行實時監測,并對功率開關管的導通與關閉進行控制;單片機對檢測電路采集來的數據進行分析處理并發出相應的控制信號給功率開關管和無線通訊模塊等;無線通訊模塊可以把風光互補發電系統的運行信息發送給遠程監控中心或者用戶,以便用戶可以遠程掌握風光互補發電系統的工作狀態、故障信息、蓄電池是否需要更換等,使整個系統可以無人值守的工作[2]


相比獨立風電或光電,互補供電系統有如下優點:(1)單一能源供電存在不連續性,達到同等供電效果的建設成本較大,而雙能源互補同時在線發電,可用較低的建設成本獲得較多電能輸出,提高了系統可靠性;(2)延長了使用自然資源的時間,降低了蓄電池組的放電深度和充放電循環次數,同等負載條件下可節約蓄電池容量;(3)積極響應國家的節能減排政策,體現綠色環保基站的理念,通過優化兩種能源互補供給的設計方案,可較好地解決邊遠地區通信基站的持續供電需求,一次建設終生受益[3]


3  風力發電原理

小型水平軸風力發電機風輪一般由三個葉片組成,能夠吸收風的動能從而帶動發電機發電;偏航機構主要是確保風輪能夠正對風向工作,從而可以最大限度利用風能。




4 光伏發電原理

光伏發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。當陽光照射光伏電池板時,一些入射光子的能量被PN結吸收。如果被吸收的入射光子能量大于晶體硅的禁帶寬度,在PN結內將會產生自由電子和空穴。自由電子向N區擴散,空穴向P區擴散,隨著擴散運動的進行在PN結上逐漸產生電勢差,即光伏電池板的開路電壓;如果用導線將P區和N區連接,則會產生電流,即光伏電池板的短路電流。






5 無線通信電路設計

SIM300無線通信模塊主板上集成有完整的GPRS網絡數據收發電路和標準的RS232串口,并且性能穩定,體積小抗干擾能力強,尤其適用于開發利用GPRS網絡的無線數據收發系統。無線通信模塊也可以選用主板電路引出串口的WIFI模塊,如用型號為HLK-WIFI-M03的模塊與單片機來開發無線收發送數據系統時,與用SIM300和單片機開發無線數據收發業務,其電路連接方式完全相同,工作原理基本一致[16]SIM300的主板可以通過串口與計算機、單片機等相互通信十分方便。因此本文選用SIM300無線通信模塊來收發數據采集系統采集來的信息。單片機與SIM300通信電路參見圖4所示。

 

 

4 單片機與SIM300通信電路

6 結束語

風光互補發電系統是研究的一個熱門,采用風電和光伏發電相結合的方式,可以有效地彌補風電和光伏單獨輸出時功率不穩定的缺點,有效地提高了新能源發電的利用率。本文研究了風光互補發電系統結構,為以后進一步研究其結構的優化打下來基礎。本文對傳統的風光互補發電系統進行深入研究后,對其系統結構進行了改進,將無線通信技術與風光互補發電技術相融合,設計了智能風光互補發電系統,該系統能夠通過GPRSWIFI無線通訊模塊將風光互補電源的關鍵信息發送給遠程監控中心或者用戶,這樣用戶可以實時掌握系統的運行狀況,提高了系統的工作穩定性與實用性式。



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