摘 要

人类社会发展迅速，能源需求不断增大，目前主要能源还是以煤、石油、天然气等不可再生能源为主。然而随着工业生产的大规模发展，能源供需的矛盾体现的尤为明显，环境污染的问题也显得十分的突出。随着科技的进步，我们不应着眼于单一的能源供应，应该考虑到能源互补的利用。针对我国边远地区和海岛山区等无通信地区的现状，提出了一种将光伏发电、柴油发电机发电和蓄电池发电集为一体的光柴储互补供电系统。并结合海南省某地光柴储互补供电系统的实际情况，具体设计了一套稳定的光柴储互补稳压直流电源。研究表明，该供电系统是可靠、安全、切实可行的，是解决我国孤岛地区用电问题的有效途径。

本文设计开发的一款基于光柴储互补的直流稳压电源，输出电压48V，输出功率5KW。该电源可以实现柴油机发电和光伏发电进行能量转化为蓄电池（铅酸蓄电池）进行充电，以柴油机发电为主，光伏发电为辅。能量供应不足时，将有蓄电池进行放电过程，能量过剩时，蓄电池将多余的能量进行储存，超过蓄电池容量的部分将会被舍弃，从而实现对可再生能源的充分利用，在保障供电电压的前提下，最大限度的节省柴油的消耗。

关键词：光伏发电 柴油机发电 光柴储互补发电 电源设计

Abstract

Currently, human energy is mainly coal,oil,natural gas and other non-renewable energy-based. However, with the development of large-scale industrial production, the contradiction between energy supply and demand is particularly reflected, environmental pollution problem is very prominent. As technology advances, we should not focus on a single energy supply, energy use should be considered complementary. Based on this, for the energy situation and the conditions of communication in remote areas, proposed a PV power generation, diesel generators and battery power set as one of the storage of light diesel hybrid power supply systems. Combined with the actual situation of Hainan Province somewhere light diesel storage and solar power supply system, specifically designed a stable light diesel Complementary reservoir regulated DC power supply. Studies have shown that the electric system is reliable, safe, practical and effective way to solve the electricity problem of island regions.

In this paper, the design and development of a complementary light wood storage DC power supply, the output voltage based on 48V, output power 5KW. The power supply can achieve diesel power and PV power generation energy into the battery (lead-acid batteries) charged to diesel power generation based, supplemented by PV power generation. Insufficient energy supply, the battery will discharge process, the energy surplus, the excess energy of the battery storage section exceeds the battery capacity will be discarded, in order to achieve full use of renewable energy, premise security equipment supply , the maximum fuel savings.

Keywords: PV power generation, diesel power generation, light diesel hybrid

power supply design storage

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 光柴互补发电的应用前景 2

1.2.1 柴油机发电的发展现状 2

1.2.2 光伏发电的发展现状 2

1.2.3 光柴互补发电系统的提出 4

1.3 本文的主要内容及章节安排 5

第2章 光柴蓄发电系统各部分原理 6

2.1 混合发电系统的总体结构 6

2.2 太阳能光伏电池板 6

2.2.1 太阳能光伏发电工作原理 7

2.2.2 光伏发电系统的主要部件 7

2.3 柴油发电机 8

2.4 蓄电池 8

2.5 本章小结 9

第3章 光柴蓄互补发电系统模型 10

3.1 混合发电系统的数学模型 10

3.1.1 光伏发电模型 10

3.2 柴油发电机模型 11

3.3 蓄电池模型 12

第4章 混合发电系统优化设计模型 14

4.1 策略选择 14

4.2 容量配置 15

4.2.1 多电源协调运行策略 15

4.2.2 光伏发电部分成本 15

4.2.3 柴油发电机单元成本 16

4.2.4 多电源优化模型 16

4.2.5 算法实现 17

4.2.6 模型求解 17

第5章 硬件电路设计 19

5.1 整体系统框图 19

5.2 光伏发电单元 19

5.2.1 光伏发电部分 19

5.2.2斩波部分 21

5.3 柴油机发电单元 22

5.3.1 柴油发电机选型 22

5.3.2整流器选型 23

5.3.3斩波电路 24

5.4蓄电池储能单元 24

5.4.1蓄电池选型 24

5.4.2斩波器选型 25

5.5控制电路 25

5.5.1控制器的选择 25

5.6 能量转换 27

5.7 本章小结 29

第6章 总结与展望 30

6.1 总结 30

6.2 展望 30

参考文献 31

致 谢 32

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

微电网指的是一种配用电系统，它包括在一定区域内的分布式电源等小型发电部分、具有一定容量的储能装置以及当地负荷。而本文中所指的孤岛微电网，具备独立运行功能，例如对海岛或者偏远山区供电的微型网络。

对于我国的实际情况，一般所指的孤岛系统通常指的是远离陆地而且面积也比较小的岛屿，对这样的研究对象而言，柴油储量不足，而且从陆地上运输过去会产生巨大的运费；而且，可再生能源的日益枯竭使得人类能源生存环境日益恶化，世界各国都在争相开发新的永久高效的能源作为能源使用的方向。我国的孤立岛屿在传统上采用柴油机单一供电方式保证运行，近年来呈现出的较小发电量等问题越来越难满足需求。

本文采以海南岛某地为实际设计地点，为海岛型微电网系统设计稳定可靠的电源，进而进行系统的优化设计。海南岛在中国领土的最南端，地处热带，北经琼州海峡与广东省隔海相望，南是广阔的南海海域，与美国夏威夷处在相近纬度。海南是全年处于热暖状态，雨量充沛，干湿的季节特性较为明显，常风较大，热带风暴和台风频繁，气候资源多样，是中国最具有热带海洋气候特色的地方。