葉瑞林

摘要：指出了我國汽車工業(yè)快速發(fā)展，為國民經(jīng)濟的發(fā)展帶來了巨大的推動作用，汽車工業(yè)作為能源消耗行業(yè)，產(chǎn)生了嚴(yán)重的環(huán)境污染和能源浪費問題，各大汽車公司正積極進行新能源汽車的研究，推出了以可再生能源作為動力系統(tǒng)的新型汽車。風(fēng)和光是兩種新型的可再生資源，能解決汽車發(fā)展面臨著資源短缺和環(huán)境污染的問題，從而提高能源利用效率。針對風(fēng)光互補供電系統(tǒng)技術(shù)進行了闡述，并分析了系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計的必要性，最后對供電系統(tǒng)設(shè)計進行了詳細(xì)地論述。

關(guān)鍵詞：節(jié)能環(huán)保；新能源汽車；風(fēng)光互補供電系統(tǒng)

中圖分類號：TM61

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：16749944（2017）22010502

1 風(fēng)光互補供電系統(tǒng)概述

新能源影響著未來社會的發(fā)展，新能源技術(shù)將是未來影響人們工作和生活的關(guān)鍵因素，隨著化石能源的逐漸枯竭和污染加劇，人們開始重視對風(fēng)能和光能等可再生資源的利用研究，并研發(fā)出風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)。風(fēng)能的利用時間較早，20世紀(jì)的70年代開始，人類就實現(xiàn)了風(fēng)能的采集應(yīng)用，風(fēng)力發(fā)電在世界能源結(jié)構(gòu)中的比重逐年增大，是可再生能源中增加比重最快的能源方式，創(chuàng)造了極大的經(jīng)濟價值和環(huán)保價值。光伏發(fā)電是指將光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，光伏發(fā)電最初應(yīng)用于航天航空中，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，光伏發(fā)電逐漸成為一項重要的節(jié)能環(huán)保能源。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是指將風(fēng)能和光能結(jié)合在一起，實現(xiàn)雙重發(fā)電模式優(yōu)化，提高發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，當(dāng)前風(fēng)光互補供電系統(tǒng)研究工作主要集中在技術(shù)層面的穩(wěn)定性和高效性提升，同時研究工作側(cè)重于系統(tǒng)仿真方案優(yōu)化設(shè)計，開發(fā)高效可靠的操作系統(tǒng)。

2 風(fēng)光互補供電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計必要性

2.1 電動汽車電能需求

在美國能源信息署發(fā)布的能源需求數(shù)據(jù)中顯示，未來世界能源消耗量會持續(xù)增加，二氧化碳的排放量也逐漸增大，我國已經(jīng)成為二氧化碳排放量第二大國，因此強化能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整具有重要的戰(zhàn)略意義。近些年來，新能源汽車快速發(fā)展，充電站數(shù)據(jù)在全世界的范圍內(nèi)增幅明顯，國內(nèi)外的電力供電系統(tǒng)逐步完善，同時我國也開展了電力系統(tǒng)應(yīng)用策略，大力發(fā)展電動汽車配套設(shè)備，投入巨資開展充電和換點服務(wù)，為交通系統(tǒng)實現(xiàn)新能源改革提供了助力，因此在電動汽車電能需求快速發(fā)展的背景下，發(fā)展風(fēng)光互補供電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計具有重要的現(xiàn)實意義。

2.2 動力電池充電對電網(wǎng)影響

充電系統(tǒng)的發(fā)展為電力供電系統(tǒng)提出了新的要求，對于充電站快速充電而言，要求充電功率達(dá)到180 kW，同時要保障多輛電動汽車同時充電，按照我國電動汽車的發(fā)展趨勢，在未來的幾年內(nèi)，電動汽車充電會成為重要的耗電負(fù)荷，當(dāng)前的供電系統(tǒng)無法滿足正常的充電需求。目前我國國家電網(wǎng)的供電系統(tǒng)處于飽和狀態(tài)，甚至?xí)霈F(xiàn)供電電能不足的問題，如果電動汽車規(guī)?；l(fā)展，會對正常的城市生活用電產(chǎn)生影響，因此尋找新型的能源結(jié)構(gòu)對于完善我國電力系統(tǒng)至關(guān)重要，這就要求推動風(fēng)光互補供電系統(tǒng)的升級優(yōu)化，探索新型的能源結(jié)構(gòu)。

2.3 可再生能源優(yōu)勢

可再生能源是未來能源體系的重要組成部分，當(dāng)前我國可再生能源開發(fā)技術(shù)發(fā)展迅速，取得了一系列突出的成績，基于風(fēng)能和光能的發(fā)電技術(shù)逐步在能源供應(yīng)體系中占有重要的比重。我國水利資源和光照資源豐富，從而為可再生能源的開發(fā)提供了保障，因此國家要強化風(fēng)光互補互供電系統(tǒng)的技術(shù)開發(fā)，實現(xiàn)兩種能源的互補性供應(yīng)，結(jié)合自身的技術(shù)特點，積極應(yīng)用可再生資源發(fā)電技術(shù)法案，實現(xiàn)可再生能源的轉(zhuǎn)變，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟價值和社會價值。

3 風(fēng)光互補供電系統(tǒng)設(shè)計

風(fēng)光互補供電系統(tǒng)設(shè)計優(yōu)化要從技術(shù)升級入手，優(yōu)化供電系統(tǒng)選型，強化對影響公路輸出參數(shù)的分析，實現(xiàn)供電系統(tǒng)的電路優(yōu)化設(shè)計，應(yīng)用先進的系統(tǒng)控制策略，增強風(fēng)光互補供電系統(tǒng)的供電效率和供電穩(wěn)定性。

3.1 系統(tǒng)選型

風(fēng)光互補供電系統(tǒng)的選型包括太陽能電池組件、風(fēng)力機和蓄電池的選型，太陽能電池組件的功能是實現(xiàn)太陽能到電能的轉(zhuǎn)變，首先要確定系統(tǒng)的電壓，根據(jù)電路系統(tǒng)的負(fù)載所需的負(fù)荷選擇合適的供電電壓，在條件允許的情況下，提升系統(tǒng)的電壓，減少供電系統(tǒng)的電能損失。風(fēng)力機的工作原理是借助空氣的流動帶動葉片轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)風(fēng)能、機械能、電能的轉(zhuǎn)變，風(fēng)力是產(chǎn)生能量的動力系統(tǒng)，空氣動力對葉片產(chǎn)生扭矩轉(zhuǎn)動，從而輸出電能能源。蓄電池是電能的存儲載體，蓄電池的選型通常采用動力性閥控式密封鉛酸電池，蓄電池的容量設(shè)計要根據(jù)日負(fù)載耗電量和存儲天數(shù)計算，根據(jù)供電系統(tǒng)的發(fā)電性能來選擇合適的蓄電池。

3.2 影響功率輸出參數(shù)分析

影響功率輸出參數(shù)的分析包括風(fēng)力機參數(shù)、光伏組件參數(shù)、蓄電池放電參數(shù)、快速充電方法等，風(fēng)力機參數(shù)控制主要是控制其轉(zhuǎn)速，風(fēng)力機組轉(zhuǎn)速設(shè)計要能夠獲取最大的風(fēng)能，保證在低風(fēng)速下實現(xiàn)最大功率輸出，風(fēng)力機轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)可以控制風(fēng)能的利用參數(shù)，保證風(fēng)力機的高效安全運行。光伏組件參數(shù)設(shè)定要基于P-V特定曲線，當(dāng)輸出電壓逐漸增大時，電路電流逐漸降低，電壓達(dá)到功率最大值時，增強電壓會導(dǎo)致輸出功率降低，因此光伏組件參數(shù)設(shè)定要實現(xiàn)最大功率的輸出。

3.3 電路設(shè)計

風(fēng)光互補供電系統(tǒng)電路設(shè)計包含拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計、電池板設(shè)計、蒸餾濾波器設(shè)計、變換器設(shè)計、逆變器設(shè)計及總電路設(shè)計等，供電系統(tǒng)電路通過風(fēng)力機將機械能傳輸給發(fā)電機，發(fā)電機將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茌敵?，由于電流頻率是變化的，因此系統(tǒng)可以采用不可控整流器發(fā)電輸出裝置。光伏系統(tǒng)通過太陽能電池陣列將太陽能直接的轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)出的電流是直流電，不需要整流器，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)直接與電源的正負(fù)極相接。在風(fēng)電互補供電系統(tǒng)設(shè)計中，電能的流出包含了儲能和消耗兩個部分，其中兩者的載體都是蓄電池，這是儲能系統(tǒng)的核心元素，電能的存儲和輸出要考慮天氣因素的影響，以保證整個系統(tǒng)的電能輸出穩(wěn)定性。

3.4 控制策略分析

對風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)而言，其控制策略的核心就是保證最大功率輸出，因此系統(tǒng)中要裝備較大的功率跟蹤控制系統(tǒng)，實現(xiàn)最大功率輸出，通過智能化的系統(tǒng)參數(shù)調(diào)節(jié)來應(yīng)對天氣條件和環(huán)境因素的變化，保證電路系統(tǒng)始終維持在最大功率輸出，同時也保證蓄電池的安全工作。系統(tǒng)控制策略分析包括系統(tǒng)運行工況能量分析、風(fēng)力系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)的MPPT控制以及蓄電池充放控制保護，通過參數(shù)控制來實現(xiàn)系統(tǒng)最大功率輸出，保證供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

4 結(jié)語

能源是工業(yè)發(fā)展的動力，當(dāng)前能源問題已經(jīng)引起了廣泛的社會關(guān)注，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、通過技術(shù)升級帶動能源產(chǎn)業(yè)優(yōu)化是未來社會發(fā)展的主旋律，同時要探索新型的能源模式，將可再生資源作為常規(guī)的能源儲備。當(dāng)前風(fēng)光互補供電系統(tǒng)已在新能源汽車中開始應(yīng)用，利用風(fēng)和光可再生資源作為動力系統(tǒng)，解決了能源消耗過大的問題，能減少交通能源的環(huán)境污染，推動實現(xiàn)汽車行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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