碳中和背景下风光互补发电系统控制策略发布时间：2023-04-13T08:01:08.627Z来源：《中国电业与能源》2023年第1期作者：车春锐[导读]风光互补发电系统是一种在输出功率上相互补充的电力系统，车春锐中核（葫芦岛）能源产业有限公司辽宁葫芦岛125000摘要：风光互补发电系统是一种在输出功率上相互补充的电力系统，光伏列阵与风力机组并网，形成了一种风光互补的发电系统，结合其输出的功率为用电装置提供一定的电能。由于气候的原因，2种发电系统所受到的局限性会影响其供电的过程，但如果能够结合起来，就会形成一个更加稳固的电力系统，使2种不同的发电系统进行优势互补。由于风力的不连续性以及太阳能极易受到外部天气状况的影响，因此，如何有效地进行风光互补发电协调控制就显得尤为必要。关键词：碳中和；风光互补我国风光互补发电的发1展现状与应用前景独立1.1风光互补发电系统的发展现状及应用前景在中国将近8亿的农村人口当中，大约有5%还没有使用电。由于没有接入电力网络的地区通常拥有大量的太阳能和风力资源，所以在没有电力供应的地区，利用这种方式来改善居民的生产和生活质量是非常有利的。此外，由于全世界的户外灯光项目消耗了12%的电力，因此，太阳能光伏在汽车路面和城市的路灯等方面有着广阔的发展空间。在航标、高速公路监控设备等需要单独供电又不中断供电的系统中，独立发电以其独特的资源互补发电、持续供电和节约能源等优势备受人们的欢迎。目前，我国许多海岛、山区等偏远地区，采用的是独立的风光互补发电系统。在电力网的抗震救灾中，独立的风光互补发电系统是必不可少的。在我国风电、太阳能等资源较多的地区，大力发展风光互补发电系统是十分有意义的。并网风光互补发电系统的发1.2展现状及应用前景鉴于目前中国化石能源资源总量的存储量限制，以及矿物能源所造成的环境问题，迫切需要开发优质能源，调整能源结构，中国新的能源发展策略将大力发展风能和太阳能。太阳能与风电的空间分布既存在地域差异，又相互补充，因此必须将剩余电能借助电力系统并入电网，同时兼顾区域电力资源的综合利用。风光互补发电系统中其核心技术包括风力发电模块、光伏发电模块、蓄电池储能模块和变流器控制模块在系统运行时能高效稳定工作所需要的技术，主要包括风力发电系统和光伏发电系统的最大功率追踪控制技术、风力发电机组和光伏发电机组输出不稳定电能的处理技术、储能模块的充放电控制技术及系统并网时所需求的并网技术。借助合理配置各种能源，风光互补发电系统使风光互补发电系统为电力供应网络的稳定性和可靠性作出保障，其优势远高于单一的风能或太阳能发电。在技术进步的同时，将有更多的风光互补发电系统被纳入到电网中，使得我国的电力能源结构得到优化，为国家资源节约和环境友好型社会的发展提供了新的动力。混合发电系统2基本工作原理及变换器分析混2.1合发电系统基本工作原理在风光互补发电系统应用的情况下，电力的生产工作是通过风力发电设备和光伏阵列来实现的。风力发电机是通过自然的风能驱动发电机的叶片从而发生旋转，使发电机的转子发生磁场的变化，将风能转换为电能；而光伏发电则是通过串联和并联的方法，通过太阳能板的光电作用实现光伏阵列的效果，然后通过电势差将电子从原子中分离出去，在物质中形成一个电子的定向移动，以产生电流。为了改善风光互补发电系统的稳定，保证在无光照、低风速的恶劣气候条件下供电系统的可靠性，在这种情况下，风光互补发电系统往往含有一定数量的蓄电池和超级电容。风光互补发电系统的电力能量储存有2种功能，其一是在空闲时产生电能，也就是在系统的电能超过负荷所需电量时，将剩余的电能储存在电池中，这是一种储能的状态；其二，在系统处于负荷较大的状态下，在系统发电量较少的状态时，将储存在蓄电池中的电能提供给所需要的负荷。变换器分析2.22.2.1风力变换器由于风力发电系统的运行受到使用环境的天气条件的制约，具有一定的时断性和不确定性，因此采用最大的功率控制器对其进行实时监测，以便对其输出功率能够实时掌握。一般采用AC-DC整流变换器，将风电机组输出的AC电流转换成DC，并通过Boost升压回路，以此来对直流母线进行供电。在Boost升压回路中，负载循环直接关系到电源的输入和输出的比例，需要电路的占空比与输入输出电压比成正比。一般情况下，由于风速太低，无法满足直流母线的基础电压，所以必须通过升压逆变进行输电。同时，还要确保电源的输入和输出的电流不能有过大的电压差，从而使风力发电系统工作更加高效。2.2.2光伏变换器由于光伏阵列和光伏电池的使用都受到天气、光照强度和气温等因素的制约，所以MPPT控制器必须协同工作。DC母线在连接时最直接的方法是采用二极管，其具有操作简便、功耗低