孟德越，刘 伟，崔茂齐

(沧州师范学院 机械与电气工程学院，河北省沧州市运河区青海南大道16号 061001)

光能和风能是自然界赋予人类的清洁能源，充分利用风能、光能对于缓解人类能源危机具有重大意义[1]。但是，风能、光能的间歇性和波动性导致单一发电可靠性低。文中对光伏发电和风力发电模块均采用最大功率跟踪技术，以确保光能和风能充分利用。同时，将两者结合起来，根据有光、无光、有风、无风4种情况，对能量流动协调控制，实现优势互补，从而提升发电系统的可靠性[2]。

1 发电系统建模与simulink仿真

1.1 光伏发电系统simulink仿真模型

典型的光伏电池PV等效电路如图1所示。

图1 光伏电池等效电路Fig.1 Equivalent circuit of photovoltaic cell

其中，光伏电池的伏安特性可以表示为：

(1)

由于光伏电池易受外界因素影响，在使用时，一般采用工程光伏数学模型：

I=Isc(1-C1(e(V-DV)/C2Voc-1))+DI

(2)

其中，式(2)满足：

(3)

式中：R为太阳辐射，Rref为辐射参考值；T为电池温度；Tref为参考温度；α为电流变化温度系数；β为电压变化温度系数；Rs为光伏阵列串联电阻。

采用电导增量法实现最大功率跟踪[3]。

搭建Simulink仿真模型，如图2所示。

图2 光伏发电系统simulink仿真模型Fig.2 Photovoltaic power generation system simulink simulation model

1.2 风力发电系统simulink仿真模型

风力发电机是一种将风能转化为机械能，进而通过发电机将机械能转换为电能的装置。当风通过风力发电机时，风力带动风机叶片旋转，风机通过齿轮箱等变速装置，进而带动发电机旋转发电。根据风机模型，可以得出风力机输出功率为：

(4)

式中：ρ为空气密度；R为风轮半径；V为风速；Cp(λ，β)为风能利用系数。

风能利用系数Cp(λ，β)满足：