4 风光互补并网发电系统的建模与仿真 32

4.1 风光互补发电系统结构与运行方式 32

4.1.1 风光互补发电系统结构分析 32

4.1.2 风光互补发电系统运行方式 35

4.2 风光互补发电系统中变流器的控制策略 36

4.2.1 光伏阵列的DC/DC控制 36

4.2.2 风力发电机的AC/DC控制 36

4.2.3 逆变器DC/AC的控制 37

4.3 风光互补发电系统仿真 37

4.4 本章小结 44

结  论 45

致  谢 46

1 引言

1.1 研究背景

在人类漫长的历史发展历程中，能源问题一直备受关注，大多数战争的根源也都归因于能源的争端。时至今日，人类社会已经走向文明，科技日新月异，然而，能源问题不但从未缓解，反而越发尖锐。跟随科技发展的脚步，能源危机已成为当今世界范围内广受关注的问题。据《BP世界能源统计2007》估计[1]，按照现在的使用情况，地球上的资源可开采年限石油为42年，天然气为63年，煤炭为295年，我们可以看到在不超过一代人的时期内，全球能源的枯竭将势不可挡。同时，石化能源会带来环境的污染及恶化。在这种情况下，我国政府早在“十一五”规划期间就提出节能减排的战略举措，这是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择。然而，对于煤炭、石油等不可再生资源而言，“节约"使用是必然的要求，但并不是解决能源问题的根本途径和办法。因此，有不少专家、学者都投身于新型能源的开发、研究和应用中，掀起了当今新能源研发利用的强大热潮。目前，我国的电能供应仍不能完全满足人们的用电需求，特别是在每年夏季用电高峰期间，经常会采取拉闸限电或出现电压不稳的情况。此外，在偏远山区仍然存在尚未通电的现状。因而，在节约资源、减少污染的前提下，发展和满足电能是我国电力产业急需解决的问题，也是一个难题。

在传统电力能源受到制约时，人们研究利用核能发电，使其成为仅次于水力发电和火力发电的又一主要能源，在一定程度上缓解了供电的压力。然而，核能发电也给人们带来了核废料处理等新的问题。因此，在相关专家尚未找到更好地处理核废料的方法之前，核能发电也存在环境污染的挑战。21世纪，我国电力工业发展方向应该是调整和优化发电能源结构，即优化火力发电，大力发展水电，积极并适当建设核电，全面开发和应用风能、太阳能和潮汐能等新型清洁可再生电力新能源，实现发电能源多样化[2]。成绩斐然的“十一五”已画上圆满的句号，我们姑且不去深谈其取得的辉煌成就，在谋划“十二五”发展战略目标之际，可以肯定的说对能源的开发和利用是永远的话题，而对于可再生能源的研究开发和利用，将是能源问题上永恒的主题。风和光是典型的可再生能源，如何利用好这两种资源，就要大力发展风、光发电技术，从而实现电能向其他能量的转化。基于此，人们较早地开始探索利用风和光进行发电，通过不断的研究与实践，人们认识到单独利用风或光发电的缺陷，从而启发大家通过利用它们各自的优势，进行联合发电，解决二者在发电领域的局限性，实现绿色能源的科学应用。实现风光联合发电的装置就是我们这里所要研究的风光互补发电系统。风光互补发电系统的发展也是经过不断的实践才趋向成熟的，早期简单的风光互补发电系统如图1.1、图1.2所示[3]。