風光互補發(fā)電技術是利用風能和太陽能兩種可再生能源的互補特性，通過風力發(fā)電機和光伏電池將自然能源轉換為電能的一種發(fā)電方式。其基本原理是通過風力發(fā)電機將風能轉換為電能，同時利用光伏電池將太陽能轉換為電能，兩種電能經(jīng)過電力電子設備的處理后，可以單獨或共同向負載供電或并入電網(wǎng)。風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要由風力發(fā)電機組、光伏陣列、控制器、儲能裝置和逆變器等組成，具有能源利用率高、供電可靠性好、環(huán)境影響小等優(yōu)點。
在現(xiàn)代能源領域，風光互補發(fā)電技術廣泛應用于分布式發(fā)電、微電網(wǎng)和智能電網(wǎng)等場景。例如，在偏遠地區(qū)，用于解決電力供應問題；在城市建筑中，用于實現(xiàn)綠色能源利用；在大型工業(yè)園區(qū)，用于構建智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。隨著技術的發(fā)展，風光互補發(fā)電系統(tǒng)正朝著高效、智能、集成的方向發(fā)展。
DB-F500B 風光互補并網(wǎng)發(fā)電與機電實訓系統(tǒng)
能源是國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎。在過去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然氣等化石燃料基礎上的能源體系極大的推動了人類社會的發(fā)展。但是人類在使用化石燃料的同時，也帶來了嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞。近年來，世界各國逐漸認識到能源對人類的重要性，更認識到常規(guī)能源利用過程中對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)的破壞。各國紛紛開始根據(jù)國情，治理和緩解已經(jīng)惡化的環(huán)境，并把可再生、無污染的新能源的開發(fā)利用作為可持續(xù)發(fā)展的重要內(nèi)容。風光互補發(fā)電系統(tǒng)是利用風能和太陽能資源的互補性，具有較高性價比的一種新型能源發(fā)電系統(tǒng)，具有很好的應用前景。
各部件接口采用安全插口式設計，各模塊通過實驗線纜連接，實驗方便、操作靈活。
二、風光互補并網(wǎng)發(fā)電與機電實訓系統(tǒng)的設計
實訓系統(tǒng)的整體結構設計采用模塊化思想，便于拆卸、組裝和維護。主體框架采用高強度鋼材焊接而成，表面進行防銹處理，確保長期使用的穩(wěn)定性。系統(tǒng)布局合理，各功能單元排列有序，方便學生觀察和操作。操作面板設計人性化，各控制元件和顯示儀表布局清晰，便于學生進行實驗操作和數(shù)據(jù)記錄。
發(fā)電單元設計包括風力發(fā)電模擬裝置和光伏發(fā)電模擬裝置。風力發(fā)電模擬裝置采用變頻電機驅動風機葉片，可模擬不同風速下的發(fā)電情況。光伏發(fā)電模擬裝置采用可調(diào)光源和光伏電池板，可模擬不同光照強度下的發(fā)電情況。兩種發(fā)電裝置均配備傳感器和數(shù)據(jù)采集接口，可實時監(jiān)測發(fā)電參數(shù)。
儲能與逆變單元設計包括蓄電池組和雙向逆變器。蓄電池組用于存儲多余電能，在發(fā)電不足時提供電力支持。雙向逆變器可實現(xiàn)直流電與交流電的相互轉換，并具備并網(wǎng)和離網(wǎng)兩種工作模式。單元還配備了充放電控制器，確保電池組的安全運行。
并網(wǎng)控制單元設計包括同步控制器和保護裝置。同步控制器用于實現(xiàn)實訓系統(tǒng)與電網(wǎng)的同步連接，確保并網(wǎng)過程的平穩(wěn)和安全。保護裝置包括過壓、欠壓、過頻、欠頻等保護功能，確保系統(tǒng)運行的安全可靠。單元還配備了電能質(zhì)量分析儀，可監(jiān)測并網(wǎng)電能的質(zhì)量指標。
機電實訓模塊設計包括PLC控制系統(tǒng)和機電執(zhí)行機構。PLC控制系統(tǒng)可實現(xiàn)對發(fā)電、儲能、逆變等過程的自動控制，并提供多種控制算法供學生學習和實踐。機電執(zhí)行機構包括電動機、氣缸等，可模擬實際工業(yè)場景中的負載情況。模塊還配備了人機界面，便于學生進行參數(shù)設置和系統(tǒng)監(jiān)控。
三、風光互補并網(wǎng)發(fā)電與機電實訓系統(tǒng)的應用
在教學應用方面，實訓系統(tǒng)可支持新能源與機電控制相關課程的實驗教學和課程設計。通過基礎性實驗，學生可掌握風光互補發(fā)電的基本原理和機電控制的基本技能；通過綜合性實驗，學生可學習系統(tǒng)的設計方法和運行優(yōu)化技巧；通過創(chuàng)新性實驗，學生可探索新能源與機電控制技術的新應用。實訓系統(tǒng)還可用于畢業(yè)設計和技能競賽，培養(yǎng)學生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識。
在科研應用方面，實訓系統(tǒng)為風光互補發(fā)電與機電控制技術的研究提供了良好的實驗平臺。研究人員可利用實訓系統(tǒng)進行新型控制算法的驗證、系統(tǒng)運行特性的分析以及能量管理策略的優(yōu)化。實訓系統(tǒng)的模塊化設計便于系統(tǒng)的擴展和改造，可滿足不同研究需求。此外，實訓系統(tǒng)還可用于企業(yè)技術人員的培訓和繼續(xù)教育，提高從業(yè)人員的專業(yè)技能。
四、結論
本研究設計并開發(fā)了一套功能完善、操作便捷的風光互補并網(wǎng)發(fā)電與機電實訓系統(tǒng)。該實訓系統(tǒng)采用模塊化設計，集成了發(fā)電、儲能、逆變、并網(wǎng)控制和機電實訓等功能單元，能夠滿足教學和科研的多種需求。通過在教學和科研中的應用實踐，證明該實訓系統(tǒng)能夠有效提高學生的實踐能力和創(chuàng)新意識，為風光互補發(fā)電與機電控制技術的教學和研究提供了重要平臺。