太阳能风能及市电一体电源的供电系统设计
基于太阳能和风能的混合能源供电系统设计与实现
基于太阳能和风能的混合能源供电系统设计与实现随着能源需求的增长和环境问题的突出，可再生能源成为了人们关注和研究的热点领域之一。
太阳能和风能作为两种最为常见和广泛利用的可再生能源，具有充沛的资源和广阔的应用前景。
因此，结合太阳能和风能的混合能源供电系统设计与实现成为了当前研究的热点之一。
混合能源供电系统的设计和实现可以充分利用太阳能和风能的互补性，提高能源利用效率和可靠性。
太阳能作为一种稳定的能源来源，可以在白天光照条件下实时供电；而风能则可以在夜晚或无光照条件下提供电力。
通过将太阳能和风能进行有效整合，可以实现全天候的可持续能源供应，以满足不同场景下的能源需求。
在混合能源供电系统中，太阳能和风能的收集和转化是关键步骤。
太阳能电池板通过将太阳光转化为电能，提供直流电源；而风能发电机利用风力转动发电机，产生交流电源。
通过合理地规划太阳能电池板和风能发电机的布局和数量，可以实现最佳能源收集和转化效果。
为了保证混合能源供电系统的稳定性和可靠性，系统中通常还会包括能量存储和管理系统。
能量存储系统可以将多余的电能存储起来，以备不时之需。
对于太阳能供电系统，常用的能量存储设备包括蓄电池组、超级电容器等；对于风能供电系统，常用的能量存储设备包括储氢罐、储气罐等。
能量管理系统可以根据需要自动调节能量的供应和使用，以实现最佳的能源利用效率和系统稳定运行。
此外，混合能源供电系统的运行和监控也是不可忽视的重要环节。
通过合理设计和实现系统的运行控制和监测装置，可以实时监测太阳能和风能的供应情况，以及系统的能源消耗情况。
同时，通过基于互联网的远程监控系统，可以对系统进行远程管理和故障排除，提高系统的可靠性和安全性。
在实际应用中，太阳能和风能混合能源供电系统已经得到了广泛的应用。
例如，光伏风电并网发电系统在农村地区得到了广泛的推广。
通过将太阳能发电和风能发电进行整合，可以满足农村地区的电力需求，解决传统能源供应不稳定和不可靠的问题。
太阳能与风能混合发电系统设计与控制
太阳能与风能混合发电系统设计与控制随着人类对环境意识的逐渐增强，可再生能源逐渐成为了广大国家和地区的重点发展方向。
太阳能和风能作为两大代表性的可再生能源，在世界范围内得到了广泛应用。
在许多情况下，单一的太阳能或风能发电系统无法满足用户的需要，因此混合发电系统应运而生。
本文将介绍太阳能与风能混合发电系统的设计与控制。
1. 前言太阳能发电和风能发电分别具有独特的优点和局限性。
太阳能发电在光照充足的情况下效率高，但在夜间或阴天无法工作；风能发电则不受时间和光照的限制，但需要适合的风速才能产生电力。
因此，将太阳能和风能相结合，形成混合发电系统是非常符合实际需求的。
2. 系统设计太阳能和风能混合发电系统的基本组成部分包括太阳能光伏板、风能发电机、蓄电池、逆变器、控制器等。
其中太阳能光伏板和风能发电机采集并转换可再生能源，将产生的电力输入到逆变器中，逆变器将直流电转换为交流电，再通过控制器实现对系统的自动控制。
蓄电池则用于存储未被用于供电的电能。
3. 系统控制对于太阳能和风能混合发电系统，掌握合理的控制策略是至关重要的。
在系统运行过程中，控制器需要对光伏板和风能发电机的输出电量进行实时监测，以便合理地分配输入逆变器的电力。
具体而言，当光伏板输出电量较大时，系统应当优先使用太阳能电力，并将多余的电力存储入蓄电池中。
反之，当光伏板输出电量较小时，则需要依赖风能发电机，同时从蓄电池中取出存储的电力。
当系统同时采用太阳能和风能生成电力时，可以通过协调两者的输出电量，实现充分利用和共同发挥的目的。
4. 优劣分析太阳能和风能混合发电系统的优势主要在于：- 具有较高的适应性：光伏板和风能发电机可以根据不同的自然条件进行优化选择，以适应当地气候和地形条件；- 可以实现更为可靠的供电：当其中一方发电系统出现故障时，另一部分可以继续发电，保证供电的连续性；- 具有更好的经济性：混合发电系统可以充分利用太阳能和风能的优势，在相同的产电量下，可以在一定程度上降低发电和运营成本。
太阳能与风能供电系统的设计与维护
太阳能与风能供电系统的设计与维护在不断发展的社会中，提高能源的利用率越来越成为一个关键的议题。
而太阳能与风能供电系统的设计与维护，不仅可以充分利用自然资源，减少对环境的污染，还能提高能源利用的效率，并节省经济成本。
一、太阳能供电系统的设计与维护1. 太阳能的原理太阳能是指将太阳辐射能转化为电能的过程。
在自然界中，太阳辐射能会对地球上的生态环境造成很大的影响，而把这种能量转化为电能，不仅可以减轻对环境的负担，还可以补充人们的能源需求。
太阳能电池板是太阳能转化为电能的主要设备，它由大量的太阳能电池单元组成，利用光电效应将太阳能转化为直流电。
2. 太阳能供电系统的组成太阳能供电系统主要由太阳能电池板组件、电池储能系统、太阳能充电控制器、逆变器和负载等配件组成。
其中，电池储能系统是太阳能供电系统的核心部分，它能够将太阳能转化为电能，并储存在电池中，以备不时之需。
逆变器则将交流电转化为直流电，以供家居、办公和工业用途。
3. 太阳能供电系统的维护在使用太阳能供电系统时，需要定期对其进行维护保养，以确保系统的稳定性和可靠性。
首先需要定期清洁太阳能电池板组件，确保其表面不受积累的灰尘和污物的干扰。
其次，需要定期检查电池组件和连接线路，确保电路正常工作。
最后，当天气不好时，需要注意防雷和停电等不良天气的影响。
二、风能供电系统的设计与维护1. 风能的原理风能是一种自然能源，是指利用大气运动所产生的动能，转换为电能的过程。
现代风能发电利用了风能的各种形式，包括风车、风力涡轮等设备。
利用风能发电不仅环保节能，而且还能有效增加能源的供应量。
2. 风能供电系统的组成风能供电系统主要由风力涡轮机组件、电池储能系统、充电控制器、逆变器和负载等配件组成。
其中，风力涡轮机是风能供电系统的核心部件，由叶片、转子、发电机等部分组成，通过叶片运动，激励风力涡轮运转，发电机就可以产生电能。
电池组件用于储存电能，而充电控制器则能够监控电池组件的电量，确保电池组件的正常工作。
太阳能与风能技术方案
监控系统太阳能、风能互补供电系统技术方案目录一、系统概述 (1)二、系统特点 (1)三、系统组成 (2)3.1节能及电源控制器 (2)3.2太阳能电池组件 (3)3。
3...................................... 蓄电池组件33.4风力发电机组 (4)四、远程监控软件 (4)4。
1........................................ 实时显示44。
2...................................... 查询与统计44。
3........................................ 异常报警54。
4........................................ 远程设置54。
5.................................... 用户管理功能5五、主要部件技术指标 (6)5.1太阳能电池组件 (6)5.2风力发电机组 (7)5.3蓄电池 (8)5。
4.................................... 蓄电池保温箱95。
5................................ 节能及电源控制器95.6蓄电池防护箱 (11)六、设备安装 (11)一、系统概述目前远程监控及超长距离监控面临很多挑战，用交流220V供电的话，首先电缆线成本很高，同时距离不能太远（一般不超过2km）。
其次是交流供电用的民用市电,经常不是很稳定，容易出现断电或者电压异常等现象。
而太阳能供电系统刚好弥补了这些问题,同时也是响应国家节能环保建设低碳经济的号召.根据本项目的要求，使用1套太阳能风能互补供电系统。
太阳能供电选用浙江温州亚奈科技有限公司生产的型号为429型太阳能供电产品，配置太阳能光伏板、800W风机,8节12V/100AH 蓄电池.二、系统特点太阳能风能互补系统除具有一般太阳能供电系统的长寿命、无人值守、不间断供电、直流无干扰、低压安全、安装方便等优点外，还具备下述特点：1.高效蓄能：采用最大功率点跟踪（MPPT）、智能充放电等技术，从充分利用太阳能、风能和蓄电池电能两方面提高能源利用效率。
风能太阳能综合电源系统设计_张荣甫
收稿日期:2002-05-25作者简介:张荣甫(1947 ),男,河南省人,高级工程师,主要研究方向为通信电源。
Biography:ZHANG Rong -fu (1947 ),male,senior engi neer.风能太阳能综合电源系统设计张荣甫, 高树发, 邵振付(青年路42号,新疆乌鲁木齐830002)摘要:设计了风能太阳能综合电源系统。
该电源控制设备由风力发电机、太阳能硅板输入控制电路;充电控制电路;柴油/汽油发电机输入交/直流变换电路;CPU 控制检测保护电路;输出直流变换高频开关和逆变电路等五大部分电路组成。
最大输出功率3kW,输出直流电压-48V 、-24V 、13.5V 供通信设备使用;输出交流220V 50Hz 供照明、微机和收看电视。
设备具有自动检测、监控管理、数据显示、智能化程度高、抗干扰能力强等优点,适用于高原、偏远地区、海岛使用。
关键词:风能;太阳能;柴油/汽油发电机;电源控制中图分类号:T M 914.1 文献标识码:A 文章编号:1002-087X(2003)01-0036-03Design of th e power system integrated wind force with solar en ergyZHANG Rong -fu,GAO Shu -fa,SHAO Zhen -fu(No.42,Qing nian Road ,Ur umchi Xinj iang 830002,China )Abstract:T he pow er system consists of the input -control circuit for wind -force generator and solar -energy sil-i con -plate,the control circuit for charge,the input AC/DC conversion circuit for diese/gasoline g enerator,the CPU -controlled testing/protecting circuit,the circuit for output DC -conversion high -frequency sw itch and thereverse -transformation circuit.Its maximum output pow er is 3kW,and the output DC voltage of -48V,-24V and 13.5V is for com munication equipment w hile the output AC of 220V,50H z is for illumination,com -puter and TV set.The system has advantages,such as automatic test,monitoring management,digital display,high intelligentization g rade,high ant-i jamming capability,etc.It is suitable for application in plateau,remote reg ion and island.Key words:w ind force;solar energy;diese/g asoline g enerator;pow er control目前,生活在高原、偏远、沿海地区和海岛的军民,多数居住环境条件艰苦、气候恶劣、交通不便[1]。
太阳能风能及市电一体电源的供电系统设计
大 值 。发 电过 程 中 ， 池 的 内阻 不 仅 受 到 日照 强 度 的 影 响 ， 电 还 受 到 环 境 温 度 及 负 载 的影 响 。要想 在光 伏发 电 时 得 到 最 大 功 率 ． 须 不 断 改 变 自身 阻 抗 的 大 小 ， 而 达 到 光 伏 阵 列 与 负 必 从 载 的 最 佳 匹配 ， 现 大 电 流 、 电压 的 输 出 ， 高 系 统 发 电 的 实 高 提 效率。 ３ 市 电 ２ ０Ｖ ） ２ 市 电 ２ ０Ｖ 的 引 入 是 为 了更 可 靠 、 稳 ２ 更
风力发电场光伏供电系统的高效设计与运行控制
风力发电场光伏供电系统的高效设计与运行控制随着全球对可再生能源的需求日益增长，风力发电场光伏供电系统成为目前最受关注和广泛应用的可再生能源技术之一。
光伏发电和风力发电两者结合，可以有效提高能源的利用率和稳定性，同时减少对传统能源的依赖。
本文将探讨风力发电场光伏供电系统的高效设计和运行控制，以满足能源产量、稳定性和经济效益的要求。
首先，风力发电场光伏供电系统的高效设计是保证系统稳定运行的核心。
设计中需要考虑的关键因素包括风力资源和太阳能资源的分析、光伏组件和风力发电机组的选型、系统的电气连接和布置，以及系统的功率匹配。
对风力资源和太阳能资源的分析可以通过使用气象数据和地理信息系统进行，以确定最佳位置和朝向来最大限度地捕获风力和太阳能。
光伏组件和风力发电机组的选型应考虑功率输出、可靠性等因素，以确保系统的稳定性和可持续发展。
在系统的电气连接和布置中，应注意最小化输电损耗和系统损耗，同时确保系统能够满足电网连接要求。
最后，系统的功率匹配需要根据风力和太阳能的波动性来确定最佳的组合和控制策略。
其次，有效的运行控制对于风力发电场光伏供电系统的高效运行至关重要。
运行控制的目标是最大化能源产量、确保电网的稳定性和可靠性，并提高系统的经济效益。
在风力发电方面，需要实施风速和风向的监测和预测，以实现风机的最佳运行和发电。
同时，通过风机的自适应控制和智能化管理，可以有效减少风机运行过程中的能耗和维护成本。
光伏发电方面，需要实施太阳辐射的监测和预测，以调整光伏组件的倾角和朝向，以最大化光伏发电效益。
此外，光伏组件的防污和故障监测也是重要的运行控制措施。
整合风力发电和光伏发电的运行控制则需要综合考虑两者的输出波动性和功率特性，以实现最佳的能源调度和电网连接。
一个高效的风力发电场光伏供电系统不仅需要优化设计和有效的运行控制，还需要维护和监测来确保系统的可靠性和持续性。
维护方面，系统应定期进行巡检和设备维修，并及时处理故障和损坏。
_一种太阳能与市电混合供电装置设计与实现
2009年第2期漳州师范学院学报(自然科学版)No. 2. 2009年（总第64期） Journal of Zhangzhou Normal University（Nat. Sci.）General No. 64 文章编号:1008-7826(2009)02-0071-03一种太阳能与市电混合供电装置设计与实现黄茂三(漳州市电子信息产业办公室, 福建漳州 363000)摘要: 文章介绍一种新型的供电装置，该装置由太阳能电池及其检测电路、蓄电池及其检测电路、单片机、充电电路等组成. 它能充分利用太阳能，并在太阳能供电不足时自动转为市电供电，解决长期阴雨天情况下太阳能供电不足的问题.关键词: 单片机 ; 太阳能 ; 自动充电控制中图分类号： TK513 文献标识码： AThe Design of Power Supply Equipment of Solar Energyand Commercial PowerHUANG Mao-san(The Office of Electronic Information in Zhangzhou, Zhangzhou, Fujian 363000, China) Abstracts: In this paper, we will introduce a new power supply equipment. The system’s circuit inlcueds four modules, i.e., the circuit of solar cells and it’s detection circuit, the circuit of storage battery and it’s dection circuit, microcontroller, the circuit of charging. The system can make full use of solar energy. The system supply power by commercial power when the solar energy is faint, then the problem of insufficient electricity supply is sloved when it’s cloudy and rainy.Key words: microcontroller ; solar energy ; controller of automatic charging1 引言随着社会经济的发展和生活水平的提高，人们在追求更加舒适的居住环境的同时，也在消耗着越来越多的能源. 世界范围内能源供应紧张状况日益加剧，价格不断攀升，能源已成为制约各国经济的主要因素. 世界各国都在大力开发可再生能源(风能、太阳能、潮汐能、地热能等，又称绿色能源). 其中，太阳能电是发展最为迅速的一种绿色能源. 太阳能作为清洁的可再生能源，越来越受到人们的重视，应用领域也越来越广泛. 太阳能供电系统均采用光伏电池发电、蓄电池储电、经电源释放储电的方式向用户供电[1,2].我国2/3以上国土面积的年日照时间在2200h以上，年辐射总量在502万kJ/m2以上，为太阳能的利用创造了丰富的资源和有利条件. 随着中国经济持续快速发展，国内能源需求不断增长. 同时，中国政府日渐重视新能源开发，于2006年实施可再生能源法，将风能、太阳能、水能、生物质能等可再生能源开发利用列为能源发展的优先领域. 根据其可再生能源中长期发展规划，中国力争到2010年使可再生能源消费量占能源消费总量的比例由2005年的7.5％提高到10％左右，到2020年达到15％左右. 我国于2001年宣布实施“光明工程”，计划在10年内，利用太阳能、风力互补系统解决2300万边远地区人口的用电问题. 2009年3月26日，财政部、住房和城乡建设部联合发布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》与《太阳能光电建设应用财政补助资金管理办法暂行办法》，对符合条件的太阳能光电建筑应用示范项目给予20元/瓦的补贴. 提出实施太阳能屋顶计划、绿色建筑和智能建筑.2 系统控制设计收稿日期: 2009-01-01作者简介: 黄茂三(1974-),男, 福建省云霄县人, 工程师.72 漳州师范学院学报（自然科学版） 2009年本系统结构框图如图1所示.系统包括太阳能电池供电电路、市电供电电路、蓄电池及其充电电路、单片机及其外围电路等构成. 太阳能电池的电流经电流检测电路检测大于30mA 时（即阳光足够强），单片机控制充电控制接入电源为太阳能电池经过DC/DC 变换后电源，该电源向蓄电池充电. 当单片机检测到阳光较弱时，再检测蓄电池电压，若蓄电池电压足够高，有蓄电池向负载供电，系统停止向蓄电池充电；若若蓄电池电压较低，市电经AC/DC 变换后经充电控制电路向蓄电池充电，再由蓄电池向负载供电. 单片机及其外围电路包括PIC16C71、按键电路、报警电路和液晶显示电路. 报警用系统工作异常报警、蓄电池欠压报警等. 为节省系统功耗采用液晶显示电路显示太阳能电池电流、蓄电池电压、系统工作状态等信息[3,4].本系统用太阳能电池将太阳能转换成直流电后，经充电电路存储到蓄电池，再经过放电电路，按不同的供电要求供给不同的直流负载. 为保证系统正常工作，设计了检测单元、保护单元、控制单元、显示单元及报警单元等. 为保持太阳能电池输出功率最大，又考虑到蓄电池不同电量时的电流接受能力. 提高蓄电池使用效率、延长蓄电池寿命，需要制定适应太阳能电池和蓄电池变化的充电策略，有效、科学地控制蓄电池的充、放电电流. 本系统利用太阳能电池的输出特性和蓄电池的充放电特性，对充电电路采取两段不同策略的充电控制，即初充电和维持充电两段. 初充电时，蓄电池电量少，端压处于下限值，但电流接受能力较大. 此阶段蓄电池的电流接受能力大于太阳能电池的输出能力，可以采取快充；快充阶段结束后，太阳能电池的输出能力已超出蓄电池的接受能力，控制器将转人维持充电阶段. 此时蓄电池采取浮充，即恒压充电，以保持电量. 此时充电电路需提供合适的浮充电压. 浮充电压既要足够大，以补偿蓄电池的自放电电流；又不能过大，以免导致蓄电池内部因过充而发生化学成份的分解. 在适当的浮充状态下，能大大提高全封闭免维护铅酸蓄电池稳定工作的寿命；且电压即使只有5％的偏差，也会使蓄电池的寿命减半. 另外要合理考虑温度变化范围，因为铅酸蓄电池的电压特性具有明显的负温度系数，充电器应根据蓄电池的温度系数给予某种形式的补偿. 对蓄电池采用电流检测来修正放电控制点，防止蓄电池深度放电. 蓄电池的保护控制单元具有可调节的充电控制和过充、过放保护. 蓄电池检测单元能对蓄电池的电压、电流和温度自动监测，并由电量显示单元显示出来. 如有异常，报警单元及时报警. 在系统中还设计了太阳能电池的电压检测、反接保护、接线错误报警及系统的过载保护和负载短路保护等. 通过电流检测电路、太阳能供电控制电路、充电控制电路、市电供控制电路、太阳能电池检测电路、充电控制电路等模块研究，对蓄电池电压、太阳能电流等数据的采集和相应条件的设定，通过结果判断来控制太阳能供电控制电路或市电供电控制电路的输入；将供电装置用作电动门窗、路灯、户外广告牌装置的动力.由于本系统采用两路供电，保证在长期阴雨天气时由市电供电，晴天时由太阳能供电，起到环保、节能的效果，真正把环保节约型能源应用于民用，打破了自动门窗行业、路灯、户外广告牌装置利用市电作图1 系统结构框图太阳能电池太阳能电池电流检测蓄电池蓄电池负载市电充电控制电路PIC 16C 71单片机AC /DC 变换DC /DC 变换电压检测按键电路液晶显示电路报警电路第2期 黄茂三 : 一种太阳能与市电混合供电装置设计与实现 73 为唯一供电来源的状况，又有效解决了太阳能又可能因为长期阴雨天气而无法使用的情况，真正做到惠于民又利于国.3 系统软件设计系统软件流程如图2所示. 本系统软件采用模块化设计，所有控制量集中处理，并在RAM 中建立各控制量的映射，以便各功能模块的编程及修改. 为提高系统稳定性，在软件上采取了诸多措施，如软件冗余、软件陷阱、看门狗等.该流程图工作过程如下：（1）上电初始化，设置好单片机各特殊功能寄存器的初始值，各状态量的初始值.（2）蓄电池电压U 的检测；（3）太阳能电池电流检测；（4）当蓄电池电压大于等于26V 时，说明蓄电池处于饱合状态，PIC16C71单片机向充电控制电路发出信号，市电、太阳能电池均不向蓄电池充电；（5）当蓄电池电压小于26V 时，且检测电路测定电流大于等于30mA 时，PIC16C71单片机向充电控制电路发出指令，太阳能电池经经DC/DC 变换器输出后向蓄电池充电；（6）当太阳能电池电流小于30mA 时，PIC16C71单片机启动市电经AC/DC 变换器后经充电控制电路向蓄电池充电. 4 调试和结论本系统经过实验和调试，实现了预期的功能，能有效、合理地完成系统状态的管理和能量流的适时控制. 本设计充分利用了单片机的片内资源，实现了全数字化控制，最大程度地简化了硬件线路，使电源的硬件成本下降到最低. 这种设计方法不仅提高了系统的可靠性，还利于系统集成，并且可以对电流检测误差进行精确的数字校正；也可获得精确的电压检测，实现快速、灵活的控制.本设计具有较高性价比和具有广阔应用前景的太阳能和市电有机结合的供电装置. 该装置具有充电功能，充电电流符合太阳能的电流性能，并能保证蓄电池的使用寿命，可以方便安装在电动门控产品、路灯、户外广告牌等各种场所. 此外，本装置也可作为无线传感设备的电源，还能进行逆变成市电供家用电器使用，对本装置继续完善，将具有更广阔的市场前景. 参考文献:[1] 余发平, 张 兴, 王国华. 基于自适应PI 控制的太阳能LED 照明系统PWM 恒流控制器[J]. 太阳能学报, 2006, 2(27):132-135.[2] 欧阳名三, 余世杰, 沈玉梁. 采用单片机的太阳能电池最大功率点跟踪控制器[J]. 电子技术, 2002, (12): 753-755．[3] 吴理博, 赵争鸣, 刘建政. 用于太阳能照明系统的智能控制器[J]. 清华大学学报: 自然科学版, 2003, 9(43): 1195-1198[4] 邓凡李, 余发平, 张 兴. 基于PIC16F716的PWM 恒流控制器[J]. 太阳能学报, 2006, (6): 35-37．[责任编辑: 喻玉萍]图2 系统程序流程图 上电初始化U 蓄电池电压检测I 太阳能电池电流检测U>26V?I<30mA?太阳能电池供电 市电供电充电控制YY N N。
太阳能供电系统技术方案
太阳能供电系统技术方案太阳能供电系统是利用太阳能将光能转换为电能的设备，通过太阳能电池板将光能转化为直流电能，再通过逆变器将直流电能转换成交流电能，供应给各种电器使用。
太阳能供电系统是一种清洁、可再生、环保的能源系统，具有无噪音、无排放的优点。
一、设备介绍太阳能供电系统主要由太阳能电池板、逆变器、充电控制器、电池组等组成。
其中，太阳能电池板是实现太阳能电能转换的核心部件。
逆变器是将直流电能变成交流电能的设备，将太阳能电池板发出的直流电能转换为交流电能。
充电控制器是太阳能电池板与电池组之间的调节装置，将太阳能电池板发出的电能供给电池组储存，并保障电池组不过充、不欠电、不饱和。
电池组产生的电能，通过逆变器输出交流电。
二、技术方案1.选用适合的太阳能电池板：太阳能电池板一般有单晶硅、多晶硅和非晶硅三种，不同的太阳能电池板有不同的转换效率和适用范围，需要根据需求选择适合的太阳能电池板。
2.选用逆变器：逆变器是将直流电转化为交流电的重要设备，要选择适用于太阳能供电系统的逆变器，具备低功耗、高效率、稳定性好等特点，并能够实现输出电能质量控制。
3.选用合适的充电控制器：充电控制器是太阳能电池板与电池组之间的调节装置，需要选择适用的控制器，能够实现充电、放电控制，并保障电池组不过充、不欠电、不饱和。
4.选用合适的电池组：电池组是太阳能供电系统的储能装置，需要选择适合的电池组，能够长时间储存能量并保持稳定，同时具备高效率、高可靠性、长寿命等特点。
5.合理布置组件：太阳能组件、充电器和电池组应合理布置在同一空间内，缩短电路长度，减少电能损失。
6.考虑实际用电需求：在设计太阳能供电系统时，需要充分考虑实际用电需求，确定用电负荷，合理计算所需的太阳能电池板数量和电池组容量，以确保太阳能供电系统的稳定、可靠、高效运行。
三、技术方案的优点1.清洁、环保：太阳能供电系统使用太阳能转化电能，不需要燃烧化石燃料，不会排放污染物，对环境无任何影响，是一种非常环保的能源。
风、光、市电“三电”合一智能切换技术的设计
风、光、市电“三电”合一智能切换技术的设计作者：蔡大华来源：《科技创新与应用》2018年第13期摘要：针对风力发电供电、光伏发电供电以及市电供电“三电”供电的监控和智能切换，达到“三电”有效、无缝合一的供电方式，是新能源应用的先进技术。
基于物联网技术自动完成供电环境内重要参数的监测；数据的远程传输；数据的显示及远程控制等工作来实现“三电”合一功能，有效的解决“三电”合一中的若干常见问题，达到风力及光伏发电不能满足供电要求时，能自动切入市电供电，从而保证用电负载的正常工作，具有一定的现实意义及实用价值。
关键词：能源；物联网；“三电”合一中图分类号：TM61 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）13-0078-02Abstract： In view of the monitoring and intelligent switching of "three-electricity" power supply among wind power supply， photovoltaic power supply and municipal power supply， it is the advanced technology of new energy application to achieve the "three-electricity" effective and seamless power supply mode. Based on the Internet of Things technology to automatically complete the monitoring of important parameters in the power supply environment， remote transmission of data， data display and remote control to achieve the "three-electricity" integration function，effectively solve the "three-electricity" in the integration of a number of common problems. When the wind and photovoltaic power generation can not meet the requirements of power supply， it can automatically cut into the power supply to ensure the normal operation of the power load， which has a certain practical significance and practical value.Keywords： energy； Internet of Things； "three electricity" in one1 概述所谓“三电”是风力发电供电、光伏发电供电以及市电供电。
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利用太阳能、风能，加上市电构成三能一体的供电系统，对节能型的LED供电，是一种具有较高性价比的新型供电系统。
风能和太阳能具有天然的互补优势，白天太阳光强，夜晚风大;夏天日照好，风弱;冬天季节风大，日照少。
在自然风能和光能都很弱的情况下，启动市电作为备用供电电源，保证负载在长效可靠的状态下稳定的了工作。
1 照明系统的组成本系统主要由供电电源系统、控制系统、蓄电池、LED负载、逆变器等组成，如图1所示。
1.1 电源部分电源部分主要由一台或多台风力发电机(内含风力机控制器)、太阳能光伏电池板(内含光电板控制器)、220 V市电组成。
1)风力发电机利用风力机将电能转化为机械能，然后通过风力发电机将机械能转化为电能。
通过控制器的控制，一是将电能直接供给直流负载LED灯或经DC/AC逆变器供给交流负载，二是将多余的电能对蓄电池组进行充电。
风力发电机输出功率为式中：R为风轮叶片半径;V为风速;CP为风能利用系数，最大值为0.593。
风轮叶片有定浆距和变浆距之分。
定浆距风力机在额定风速以下的风速范围，CP达不到最佳值，输出功率低;超出额定风速后，CP也会偏离最佳值，输出功率降低;只有在额定风速时CP有最佳值，使输出功率最大。
变浆距风力机，启动时通过调节浆距角可以使CP最大，输出功率较大;超出额定风速后，通过调节浆距角使CP保持在最佳，输出功率保持在额定值。
2)光伏发电利用太阳能电池板的光伏效应，将光能转化为电能，经过控制中心的控制，一是对蓄电池组充电，二是将电能直接供给直流负载LED灯或经DC/AC逆变器供给交流负载。
理想的PN结太阳光伏电池I-V方程为：式中：IS、VS为光伏电池的输出电流和输出电压;IN、I0为光伏电池的短路电流和PN结反向饱和电流;K 为波尔常数，K=1.38x10-23J/K;T为温度;q为电子电荷量，q=1.6x10-19C。
在一定温度、日照条件下，光伏电池的输出功率具有最大值。
发电过程中，电池的内阻不仅受到日照强度的影响，还受到环境温度及负载的影响。
要想在光伏发电时得到最大功率，必须不断改变自身阻抗的大小，从而达到光伏阵列与负载的最佳匹配，实现大电流、高电压的输出，提高系统发电的效率。
3)市电220 V 市电220 V的引入是为了更可靠、更稳定地对负载进行供电。
在太阳能光伏电池和风力发电机供电不足的情况下，通过控制器的控制，启动市电作为最后保证负载供电的电源。
1.2 控制部分1)控制电路的作用控制部分是本电路的核心内容，通过控制器，完成电源系统各部分的连接、组合以及对蓄电池组充电的自动控制。
该装置能根据日照的强弱、风力的大小及负载的变化，不断地对蓄电池组的工作状态进行切换和调节，一方面把调整后的电能直接送往直流负载或经逆变器送什交流负载;另一方面把多余的电能送往蓄电池组存贮起来。
当光伏发电量和风力机发电量不能满足负载功率时，控制器将蓄电池组中的电能调送往负载;当蓄电池组中电能也不足的情况下，控制器最后肩动220 V市电作为供电电源。
这样使供电系统在充电、放电或浮电等多种工况下交替运行，从而保证以风、光、市电互补作为电源供电系统对负载供电的连续性和稳定性。
2)控制电路的控制过程风、光、市电互补供电系统的控制过程比较复杂，工业上采用过程控制技术对该系统的运行工况进行监测和智能化管理。
根据系统的特点，现场控制层实现对各类传感器、变送器和执行器及对现场数据采集过程的控制。
智能监控系统分为两层：底层是基于微处理器芯片的监控层，负责实现对单台设备的运行进行优化控制和参数设定。
同时具备有与上层通迅的能力;上层是基于微机的协调管理层，主要用于现场数据处理，同时处理多台供电电源并列运行时协调控制及并网供电问题。
①监控层的主要功能：主要对系统状态进行捡测，如风速强弱、太阳辐射强度，蓄电池电压情况、负荷要求等运行参数。
能量管理层负责系统和供电模式切换及负荷控制问题，通迅控制实现与上层管理系统通信，提供系统所需的运行及设备参数，同时根据指令改变系统的运行工况。
②协调管理层的主要功能：实现通信，包括与底层监控层通信，获得运行参数和向监控层发送控制指令，调整系统的运行工况状态。
数据系统是上层协调管理层运行的基础，通过与底层监控层的通信来获得供电系统的运行参数和设备状态;协调控制层通过对系统的运行参数进行监控，灵活地政变各设备的运行工况，以求达到最佳。
1.3 蓄电池组蓄电池组在本系统中起到能量调节和平衡负载的双重作用。
它将风力发电机和太阳能电池输出的电能转化为化学能储存起来，以备电能不足时使用。
在常用的蓄电池中，主要有铝酸蓄电池，碱性镍蓄电池和铁镍蓄电池，其中铝酸蓄电池价格低廉、性能可靠、安全性高、且技术上又不断进步和完善得以广泛应用。
1.4 逆变器由一台或几台逆变器组成。
其作用是将蓄电池组中直流电能变成标准的220 V交流电能，同时具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统供电的质量，保证交流负载设备的正常使用。
1.5 LED负载LED灯(Light Emitting Diode)，即发光二极管。
是一种半导同体发光器件。
它是利用固体半导体芯片作为发光材料。
当两端加上正向电压，直接发出红、黄、绿、青、橙、紫、白色的光。
与传统的灯源相比，LED灯具有以下特点：1)多变幻 LED光源可利用LED通短时间短和红、绿、蓝3基色原理，在计算机技术控制下实现色彩和图案的多变化，是一种可随意控制的“动态光源”。
2)寿命长 LED光源无灯丝、工作电压低，使用寿命可达5万到10万小时，也就是5年到10年时间。
3)利环保生产中无有害元素、使用中不发出有害物质、无辐射。
4)高新尖与传统光源比，LED光源融合了计算机、网络、嵌入式等高新技术，具有在线编程、无限升级、灵活多变的特点。
2 电路的工作原理风力发电机将风能换转为电能，太阳能电池板将光能转换为电能，这两种电能在控制器作用下，一方面可对负载进行供电，直流负载LED灯可直接获得直流电能的驱动，而交流负载经逆变器将直流电能转化为交流电能后获得交流电能的驱动：另一方面，控制器将来自风力机和太阳能电池板多余的电能对蓄电池充电，蓄电池将这些电能转化成化学能储存起来，以备风光发电机发电不足时使用。
当风、光发电机发电都不足时，在控制器的作用下，调用存储在蓄电池组内的备用电能，继续给负载提供电能;当蓄电池组中的电能也不足时，控制器打开220 V的市电通道作为负载的供电电源，以保证负载在任何情况下都能正常工作。
3 实例通过在贵州省锦平县一座具有民族特色的侗族风雨桥景点的装饰实例，介绍这种新型供电系统。
在实际工程中，LED负载与控制器之间加入通道功率放大器，其他部分均如图1相同，该系统自使用以来，在夏季约95%电能来自风能与太阳光能，很少用到市电，每天从下午18：00点工作到第二天早上6：00。
工程所用的各方块电路的主要参数如下。
3.1 太阳能电池组主要技术参数：标称功率：40 W;峰值电压：17.35 V;峰值电流：2.3 A;开路电压：21.88 V;短路电流：2.46 A;尺寸：668x454x35 mm;3.2 风力发电机主要技术参数：型号FD1.5—350;风轮直径/m：1.5;叶片数日：3;叶片材料：玻璃钢复合树脂;限速方式：自动偏侧;切入风速/(m/s)：1.5;额定风速/(m/s)：5;切出风速/(m/s)：15;抗大风速/(m/s)：30;额定输出功率/W：350;最大输出功率/W：500;输出电压/V：24 V(DC);控制方式：电子控制;发电机转速/(dmin)：450;塔架高度/m：6;质量/kg：100;蓄电池：N120×2节(120 Ah)。
3.3 蓄电池组主要技术参数：额定电压：DC24 V;容量：400 Ah;浮充电量：20～50Ah;过冲时间：1小时;环境温度要：25℃左右;寿命：5年。
3.4 开关电源主要技术参数：输入电压范围：85～265 VAC;输入频率范同：47～63 Hz;输出电压：DC24V;输出功率：1 100;效率：>75%(典型值);线性调整率：≤0.5%;负载调整率：≤1%;纹波及噪声：≤1%V;输出电压调整范围：±10%(主路);输出过载保护：105%～150%;输出过压保护：115%～150%;绝缘阻抗：≥100 MΩ(500 VDC);工作环境温度：-10～60℃。
3.5 控制器主要技术参数：风力发电机额定功率：300 W;太阳能功率：300 W;蓄电池额定电压/V：24 V;控制方式：PWM;显示方式：LED;工作环境温度：-10～55℃;工作环境湿度：0～90%;保护类型工作环境湿度：过充保护，反接保护太阳能防反充保护，自动卸载保护。
3.6 负载LED负载LED灯为900 W(5050型软灯条)。
主要技术参数：工作电压：24 V;电源效率>95%;功率因数>0.95;总谐波失真<20%;LED发光效率90～100 lm/W;LED光通量/lm：16300;灯具光通量/lm：15 420;灯具效率>94%色温/K：4 000～6 500 K;配光曲线非对称;光斑矩形光斑;结温/Tj：80℃;系统热阻(Rja)：10 K/W;显色指数：Ra>80;工作温度：-30～40℃;贮存温度：10～75℃;使用寿命>50 000小时;防护等级IP65。
3.7 RP306三通道功率放大器主要技术参数：直流电源输入：24 V;输入/出通道：3;功率输出：每通道5 A 24 V 360 W;尺寸：365x39x26 mm。
3.8 CT308-RF 多功能LED显示控制器主要技术参数：直流电源输入：24 V;输入/出通道：3;功率输出：每通道5 A 24 V 400 W;遥控距离：50 m;尺寸：211x30x25 mm。
4 结束语风能和太阳能都是清洁能源，随着伏光发电技术、风力发电技术的日趋完善，为风光互补发电系统的推广应用奠定了基础。
利用风能、光能和少量的交流电能进行协作，组成三能一体的激励电源，更加有利于促进资源节约型和环境友好型社会的建设。