北极野外监测装置光伏发电系统控制策略研究

陈 睿，陈 燕，李聪克，窦银科，左广宇

(太原理工大学电气与动力工程学院，山西 太原 030024)

北极地区位于地球最北端，年平均气温为－15～－20 ℃，目前北极考察主要有船基考察和自动监测装置考察等方式。其中，自动监测装置包括北极海-冰-气无人冰站观测系统、天文观测器和冰形变探测器等，这些装置安装于北极冰层上，终年随着海流漂移，其供电主要依靠电池技术，但长期低温环境对电池寿命损耗极大，且在海冰移动过程中电池更换的不方便性和不及时性给北极持续科考造成很大影响[1]，利用可持续能源供电势在必行。

目前的极区科考设备已由单一的蓄电池供电转向可再生能源和蓄电池联合供电[2]，但其供电设备大多用在极区陆地地区，如南极中山站，其设备体积庞大，可用于与柴油机联合供电，对可再生能源的依赖程度相对较小，对系统控制精度、速度以及能量利用率要求相对较低，不适合应用于随海冰漂移的野外监测装置。同时，光能作为北极供电系统的重要能源，其发电系统的控制尤为重要，然而光伏输出功率会随着光照强度、温度等气候条件不断变化，直接引起直流母线电压的波动甚至突变[3]，对系统运行的稳定性影响很大。

针对上述问题，本文提出了一种用于北极野外监测装置供电的风光海流供电系统中的光伏发电系统的能量管理控制策略，即最大功率跟踪和恒压控制。其中，光伏、风力和海流发电系统经各自变换器接入直流母线。……