風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)是利用風(fēng)能和太陽能兩種可再生能源的互補(bǔ)特性，通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)和光伏電池將自然能源轉(zhuǎn)換為電能的一種發(fā)電方式。其基本原理是通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為電能，同時利用光伏電池將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，兩種電能經(jīng)過電力電子設(shè)備的處理后，可以單獨或共同向負(fù)載供電或并入電網(wǎng)。風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(lǐng)域，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)廣泛應(yīng)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(yuǎn)地區(qū)，用于解決電力供應(yīng)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(gòu)建智能微電網(wǎng)系統(tǒng)。隨著技術(shù)的發(fā)展，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)正朝著高效、智能、集成的方向發(fā)展。
DB-F500B 風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電與機(jī)電實訓(xùn)系統(tǒng)
能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活必須的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。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(chǔ)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(yán)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(rèn)識到能源對人類的重要性，更認(rèn)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(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)是利用風(fēng)能和太陽能資源的互補(bǔ)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(yīng)用前景。
各部件接口采用安全插口式設(shè)計，各模塊通過實驗線纜連接，實驗方便、操作靈活。
二、風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電與機(jī)電實訓(xùn)系統(tǒng)的設(shè)計
實訓(xùn)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計采用模塊化思想，便于拆卸、組裝和維護(hù)。主體框架采用高強(qiáng)度鋼材焊接而成，表面進(jìn)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(xué)生觀察和操作。操作面板設(shè)計人性化，各控制元件和顯示儀表布局清晰，便于學(xué)生進(jìn)行實驗操作和數(shù)據(jù)記錄。
發(fā)電單元設(shè)計包括風(fēng)力發(fā)電模擬裝置和光伏發(fā)電模擬裝置。風(fēng)力發(fā)電模擬裝置采用變頻電機(jī)驅(qū)動風(fēng)機(jī)葉片，可模擬不同風(fēng)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(qiáng)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(shè)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(zhuǎn)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(shè)計包括同步控制器和保護(hù)裝置。同步控制器用于實現(xiàn)實訓(xùn)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(hù)裝置包括過壓、欠壓、過頻、欠頻等保護(hù)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(biāo)。
機(jī)電實訓(xùn)模塊設(shè)計包括PLC控制系統(tǒng)和機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)。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(xué)生學(xué)習(xí)和實踐。機(jī)電執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括電動機(jī)、氣缸等，可模擬實際工業(yè)場景中的負(fù)載情況。模塊還配備了人機(jī)界面，便于學(xué)生進(jìn)行參數(shù)設(shè)置和系統(tǒng)監(jiān)控。
三、風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電與機(jī)電實訓(xùn)系統(tǒng)的應(yīng)用
在教學(xué)應(yīng)用方面，實訓(xùn)系統(tǒng)可支持新能源與機(jī)電控制相關(guān)課程的實驗教學(xué)和課程設(shè)計。通過基礎(chǔ)性實驗，學(xué)生可掌握風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的基本原理和機(jī)電控制的基本技能；通過綜合性實驗，學(xué)生可學(xué)習(xí)系統(tǒng)的設(shè)計方法和運行優(yōu)化技巧；通過創(chuàng)新性實驗，學(xué)生可探索新能源與機(jī)電控制技術(shù)的新應(yīng)用。實訓(xùn)系統(tǒng)還可用于畢業(yè)設(shè)計和技能競賽，培養(yǎng)學(xué)生的工程實踐能力和創(chuàng)新意識。
在科研應(yīng)用方面，實訓(xùn)系統(tǒng)為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電與機(jī)電控制技術(shù)的研究提供了良好的實驗平臺。研究人員可利用實訓(xùn)系統(tǒng)進(jìn)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(xùn)系統(tǒng)的模塊化設(shè)計便于系統(tǒng)的擴(kuò)展和改造，可滿足不同研究需求。此外，實訓(xùn)系統(tǒng)還可用于企業(yè)技術(shù)人員的培訓(xùn)和繼續(xù)教育，提高從業(yè)人員的專業(yè)技能。
四、結(jié)論
本研究設(shè)計并開發(fā)了一套功能完善、操作便捷的風(fēng)光互補(bǔ)并網(wǎng)發(fā)電與機(jī)電實訓(xùn)系統(tǒng)。該實訓(xùn)系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，集成了發(fā)電、儲能、逆變、并網(wǎng)控制和機(jī)電實訓(xùn)等功能單元，能夠滿足教學(xué)和科研的多種需求。通過在教學(xué)和科研中的應(yīng)用實踐，證明該實訓(xùn)系統(tǒng)能夠有效提高學(xué)生的實踐能力和創(chuàng)新意識，為風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電與機(jī)電控制技術(shù)的教學(xué)和研究提供了重要平臺。