基于组态技术的风光发电系统控制策略研究

邓婵

摘要：世界经济的发展速度增快、地球人口数量増加，人类对能源的需要也在急剧增涨，因此人们将目光投向了可持续发展的可再生能源。而太阳能和风能具有分布范围大、取之不尽、用之不竭、洁净且无污染等优点，本文正是研究将智能算法引入两者结合的发电系统中作为改进的MPPT算法，以此获取优化的功率值，同时利用组态技术将采集到的数据通过上位机更加直观的呈现出来。

关键词：风光发电系统；组态技术；智能算法

中图分类号：TM615 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2017）11-0006-02

1 前言

总所周知，人类的进步、经济的发展都跟能源有着密不可分的关系，而传统的能源，诸如煤、石油、天然气等均为非再生能源，而太阳能和风能被看作是最具有代表性的新能源和可再生能源，目前这两种能源的发电技术受到世界各国的高度重视。

风能和太阳能供电系统可作为独立的供电系统，也可互补构成供电系统。采用互补供电系统可以解决太阳能供电系统碰到阴雨等天气和风能系统在风力较弱的情况下难以保证电能的连续供应的问题，提高了发电系统的可靠性，相较于传统发电系统，风光互补的发电系统具有节省电能，低碳环保等优势[4]。

光伏电池是光伏发电系统中收集电能的重要组成部件，当日照强度和外界温度一定的情况下，当工作电压和工作电流达到某一特定值时，它们的乘积最大，也就是说此时的输出功率达到了最大值，我们将这个点称为最大功率点（MPP）[1]。在光伏发电系统中，要想提高整个光伏系统的工作效率就需提高输出效率，这就要求及时调整工作电压或电流使其始终工作在最大功率输出点。本文正是对光伏电池的最大功率点跟踪（以下简称MPPT）算法[2]，提出采用模糊控制及人工神经网络控制的算法应用于MPPT算法，以获得更好控制效果，实验采用组态软件技术实现上位机的监控功能。

2 MCGS组态软件技术

本文采用MCGS作为上位机用于风光发电系统中上位机的监控使用[5]。MCGS组态软件是由北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研制开发的一套用于快速构建和建立上位机控制系统的监视与控制一体化组态软件系统，MCGS嵌入版组态软件体系结构由组态环境、运行环境和模拟运行环境3个部分沮成，其用户应用系统，其结构由主控窗口、设备窗口、用户窗口、实时数据库和运行策略五个部分构成。

定义监控系统的数据对象主要包括：指定数据变量的名称、类型、初始值和数值范围；确定与数据变量存盘相关的参数，如存盘的周期、存盘的时间范围和保存期限等。如图1所示。

组态程序下载后，可以看到MCGS觸摸屏上显示如图2窗口，该窗口可以模拟演示光伏发电系统的过程。

3 智能算法

人工神经网络[2]采用广泛互联的结构与有效的学习机制来模拟人脑智能信息处理的过程，神经网络对环境变化有极强的自习能力，具有自组织与自学习处理信息特点，单纯使用神经网法，其系统实现有一定难度，而模糊控制[3]是一种仿人思维的控制技术，它不依赖于被控过程的数学模型，抗干扰能力强，鲁棒性好，两者结合不仅改进一些典型控制算法的缺点，如控制系统速度及精确度等，而且还能够取长补短能达到较理想输出效果[3]。采用Matlab/Simulink 仿真对比将两者的，控制效果进行比较获取较好的响应效果。图3中曲线1是采用改进算法后的曲线，曲线2是采用传统的算法获得的曲线，可以明显的看出曲线1具有良好的修正效果。

4 结语

本文阐述了风光发电系统中引入智能算法，也就是人工神经网络与模糊控制结合的方式应用于MPPT算法，通过Matlab/Simulink 仿真得出该算法相较于以往的传统算法具有较小的误差，最后利用MCGS组态软件作为上位机的监控可以获得较好的控制效果。

参考文献

[1]瑞奇奧，等.光伏发电系统的优化：建樓、仿真和控制[M].北京：机械工业出版社，2014.

[2]呼忠权.带有MPPT功能的光伏阵列的通用建模与仿真[J].科技视界，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]刘艳平.风光储混合发电系统容量优化及协调控制方法[D].山东大学，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