基于組態技術的風光發電系統控制策略研究

鄧嬋

摘要：世界經濟的發展速度增快、地球人口數量増加，人類對能源的需要也在急劇增漲，因此人們將目光投向了可持續發展的可再生能源。而太陽能和風能具有分布范圍大、取之不盡、用之不竭、潔凈且無污染等優點，本文正是研究將智能算法引入兩者結合的發電系統中作為改進的MPPT算法，以此獲取優化的功率值，同時利用組態技術將采集到的數據通過上位機更加直觀的呈現出來。

關鍵詞：風光發電系統；組態技術；智能算法

中圖分類號：TM615 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）11-0006-02

1 前言

總所周知，人類的進步、經濟的發展都跟能源有著密不可分的關系，而傳統的能源，諸如煤、石油、天然氣等均為非再生能源，而太陽能和風能被看作是最具有代表性的新能源和可再生能源，目前這兩種能源的發電技術受到世界各國的高度重視。

風能和太陽能供電系統可作為獨立的供電系統，也可互補構成供電系統。采用互補供電系統可以解決太陽能供電系統碰到陰雨等天氣和風能系統在風力較弱的情況下難以保證電能的連續供應的問題，提高了發電系統的可靠性，相較于傳統發電系統，風光互補的發電系統具有節省電能，低碳環保等優勢[4]。

光伏電池是光伏發電系統中收集電能的重要組成部件，當日照強度和外界溫度一定的情況下，當工作電壓和工作電流達到某一特定值時，它們的乘積最大，也就是說此時的輸出功率達到了最大值，我們將這個點稱為最大功率點（MPP）[1]。在光伏發電系統中，要想提高整個光伏系統的工作效率就需提高輸出效率，這就要求及時調整工作電壓或電流使其始終工作在最大功率輸出點。本文正是對光伏電池的最大功率點跟蹤（以下簡稱MPPT）算法[2]，提出采用模糊控制及人工神經網絡控制的算法應用于MPPT算法，以獲得更好控制效果，實驗采用組態軟件技術實現上位機的監控功能。

2 MCGS組態軟件技術

本文采用MCGS作為上位機用于風光發電系統中上位機的監控使用[5]。MCGS組態軟件是由北京昆侖通態自動化軟件科技有限公司研制開發的一套用于快速構建和建立上位機控制系統的監視與控制一體化組態軟件系統，MCGS嵌入版組態軟件體系結構由組態環境、運行環境和模擬運行環境3個部分沮成，其用戶應用系統，其結構由主控窗口、設備窗口、用戶窗口、實時數據庫和運行策略五個部分構成。

定義監控系統的數據對象主要包括：指定數據變量的名稱、類型、初始值和數值范圍；確定與數據變量存盤相關的參數，如存盤的周期、存盤的時間范圍和保存期限等。如圖1所示。

組態程序下載后，可以看到MCGS觸摸屏上顯示如圖2窗口，該窗口可以模擬演示光伏發電系統的過程。

3 智能算法

人工神經網絡[2]采用廣泛互聯的結構與有效的學習機制來模擬人腦智能信息處理的過程，神經網絡對環境變化有極強的自習能力，具有自組織與自學習處理信息特點，單純使用神經網法，其系統實現有一定難度，而模糊控制[3]是一種仿人思維的控制技術，它不依賴于被控過程的數學模型，抗干擾能力強，魯棒性好，兩者結合不僅改進一些典型控制算法的缺點，如控制系統速度及精確度等，而且還能夠取長補短能達到較理想輸出效果[3]。采用Matlab/Simulink 仿真對比將兩者的，控制效果進行比較獲取較好的響應效果。圖3中曲線1是采用改進算法后的曲線，曲線2是采用傳統的算法獲得的曲線，可以明顯的看出曲線1具有良好的修正效果。

4 結語

本文闡述了風光發電系統中引入智能算法，也就是人工神經網絡與模糊控制結合的方式應用于MPPT算法，通過Matlab/Simulink 仿真得出該算法相較于以往的傳統算法具有較小的誤差，最后利用MCGS組態軟件作為上位機的監控可以獲得較好的控制效果。

參考文獻

[1]瑞奇奧，等.光伏發電系統的優化：建樓、仿真和控制[M].北京：機械工業出版社，2014.

[2]呼忠權.帶有MPPT功能的光伏陣列的通用建模與仿真[J].科技視界，2015（2）：196-197.

[3]Jinwei He， Yun Wei Li， Md Shirajum Munir. A Flexible Harmonic Control Approach Through Voltage-Controlled DG–Grid Interfacing Converters[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2012，59（1）：444-455.

[4]Feng Wang， Xinke Wu， Lee F C， et al.Analysis of Unified Output MPPT Control in Subpanel PV Converter System[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2014，29（3）：1275-1284.

[5]劉艷平.風光儲混合發電系統容量優化及協調控制方法[D].山東大學，2014.

Abstract：The rapid development of the world economy、The earth's population increase，the human need for energy is also rising sharply，so people are looking at renewable energy for sustainable development.Solar and wind energy have a wide range of distribution、inexhaustible， clean， and pollution-free，this paper is an improved MPPT algorithm which introduces intelligent algorithm into the combination of power generation system，to obtain the optimized value of power，at the same time， the data collected by the configuration technology is presented more intuitively through the upper computer.

Key Words：wind and solar power generation system；configuration technology；Intelligent algorithmendprint