基于多能互补的光伏木耳大棚智慧控制系统设计.pdf

书书书第G21 G22卷G21第G21期G23 G24 G23 G24年G21月西北农林科技大学学报G21自然科学版G22G25 G26 G27 G28 G29 G2A G2B G26 G2C G2D G26 G28 G2E G2F G30 G31 G32 G2E G33 G34 G35 G36 G29 G37 G38 G31 G28 G32G37G2E G39G21G2D G2A G2E G3A G3B G3CG37 G3A G3D G3E G3AG22G3F G26 G2B G3AG21 G22 G2D G26 G3AG21G33 G40 G28 G3A G23 G24 G23 G24基于多能互补的光伏木耳大棚智慧控制系统设计G21G23收稿日期G24G21 G23 G24 G41 G42 G43 G24 G44 G43 G24 G42G21G23基金项目G24G21陕西省重点研发计划一般项目G25基于光矿农互补技术的尾矿库污染土壤修复与资源综合利用研究G26 G21G23 G24 G41 G42 G3B G35 G43 G23 G21 G44G22 G27国家重点研发计划项目G25灌区用水量测与调控技术及设备G26 G21G23 G24 G41 G45 G46 G35 G47 G24 G21 G24 G48 G23 G24 G48G22G21G23作者简介G24G21郭G21琳G21G41 G42 G22 G24 G49G22 G28男G28陕西柞水人G28副教授G28硕士G28主要从事农业自动化装置与智能检测研究G29G3D G43 G4A G2AG37G2BG2AG4B G27 G26 G2BG37 G29 G24 G48 G24 G48 G21 G41 G44 G48 G3AG3C G26 G4AG21G23通信作者G24G21张孝存G21G41 G42 G44 G22 G49G22 G28男G28陕西蓝田人G28教授G28博士G28主要从事农业发展与土壤质量评价研究G29G3D G43 G4A G2AG37G2BG2AG41 G24 G23 G44 G23 G21 G22 G41 G22 G44 G21 G4C G4C G3AG3C G26 G4A郭G21琳G41G21张孝存G23G21韩文霆G48G21陈G21篧G41G21刘G21俊G41G21G41商洛学院电子信息与电气工程学院G28陕西商洛G45 G23 G44 G24 G24 G24G27G23商洛市生态环境技术研究中心G28陕西商洛G45 G23 G44 G24 G24 G24G27G48西北农林科技大学农业部农业物联网重点实验室G28陕西杨凌G45 G41 G23 G41 G24 G24G22G21摘G21要G22G21G2B目的G2C针对光伏木耳大棚的智能化管理和现代设施农业资源高效利用问题G28设计光伏农业大棚供能系统和改造传统大棚控制方式G29 G2B方法G2C设计一种以光伏发电为主的光G2D水G2D热G2D储微能源网络和物联网智慧控制系统G28建立数学模型分析能源需求和供应G28同时利用控制系统为木耳生产G2D管理提供远程客户端服务G29 G2B结果G2C微能源网络系统中G28光伏发电量为G41 G48 G44 G4D G21G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2AG28占年总发电量的G42 G23 G50G28直接用于需求侧负荷G27水轮机发电量为G41 G41 G24 G22G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2AG28占年总发电量的G22 G50G28用于无光环境下的系统补能G27盈余电能为G4D G41 G24 G42G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2AG28占年总发电量的G48 G21 G3AG44 G50G28用于相变储热和蓄电池储能G28或者送入配电网G29控制系统采集点温度正常值设置为G23 G24 G22 G23 G4D G51G28预警值设置为G41 G4D G22 G48 G23 G51G28采集点空气相对湿度正常值设置为G42 G24 G50 G22 G42 G4D G50G28预警值设置为G22 G24 G50 G22 G42 G22 G50G28测试过程中通风系统G2D供热装置和报警系统正常工作G29 G2B结论G2C通过不同状态下微能源网络系统的功率调配G28能够提高光伏大棚能源利用率G28同时自动调控大棚环境参数G28满足了木耳大棚远程遥控和预警要求G29G21关键词G22G21多能互补G27微能源网络G27木耳大棚G27物联网G27智慧控制系统G21中图分类号G22G21 G3B G23 G41G27G52 G53 G23 G45 G21G21文献标志码G22G21 G33G21文章编号G22G21 G41 G44 G45 G41 G43 G42 G48 G22 G45G21G23 G24 G23 G24G22G24 G21 G43 G24 G41 G21 G44 G43 G24 G42G21 G22 G23G24G25G26 G27 G28 G24G26 G29 G22 G2AG2AG24G25G22 G26 G29 G2B G27 G26 G29G2C G27 G2A G23G2DG23G29 G22 G2E G28 G27 G2C G2F G30 G31G25G31 G2CG24G2BG25G2C G22 G22 G26 G32 G27 G33 G23 G22G34 G31 G23 G22 G35 G27 G26 G2E G33G2AG29G24G36 G22 G26 G22 G2CG25 G2DG2B G27 G2EG37G2A G22 G2E G22 G26 G29 G31 G29G24 G27 G26G54 G36 G55 G56 G37 G29G41G28G57 G58 G33 G2D G54 G59 G37G2A G26 G3C G27 G29G23G28G58 G33 G2D G4F G31 G29 G2EG37 G29 G4BG48G28G47 G58 G3D G2D G46 G2A G26G41G28G56 G5A G36 G25 G27 G29G41G21G41 G21 G22 G23 G24 G25 G26 G27 G28 G29 G24 G2A G28 G2B G27 G26 G2C G2D G25G29 G27 G28 G2D G28 G2E G21 G22 G23 G24 G25 G26 G29 G24 G2D G22 G21 G28 G2F G29 G28 G23 G23 G26 G29 G28 G2F G30 G27 G22G22 G23 G2F G23G28G31 G32 G2D G28 G2F G22 G33 G27 G34 G28 G29 G35 G23 G26 G36G29G25 G37G28G31 G32 G2D G28 G2F G22 G33 G27G28G31 G32 G2D G2D G28 G38 G29 G45 G23 G44 G24 G24 G24G28G30 G32 G29 G28 G2DG27G23 G31 G32 G2D G28 G2F G22 G33 G27 G21 G24 G27 G22 G27 G2F G29 G24 G2D G22 G21 G28 G35 G29 G26 G27 G28 G2C G23 G28 G25 G39 G23 G24 G32 G28 G27 G22 G27 G2F G37 G3A G23 G36 G23 G2D G26 G24 G32 G30 G23 G28 G25 G23 G26G28G31 G32 G2D G28 G2F G22 G33 G27G28G31 G32 G2D G2D G28 G38 G29 G45 G23 G44 G24 G24 G24G28G30 G32 G29 G28 G2DG27G48 G3B G23 G37 G3C G2D G3D G27 G26 G2D G25 G27 G26 G37 G27 G2B G3E G2F G26 G29 G24 G33 G22G25 G33 G26 G23 G2A G28 G25 G23 G26 G28 G23 G25 G27 G2B G39 G32 G29 G28 G2F G36G28G3F G27 G26 G25 G32 G40 G23 G36G25 G3E G41 G42 G34 G28 G29 G35 G23 G26 G36G29G25 G37G28G43 G2D G28 G2F G22G29 G28 G2FG28G31 G32 G2D G2D G28 G38 G29 G45 G41 G23 G41 G24 G24G28G30 G32 G29 G28 G2DG22G21 G22 G23G24 G25 G26 G27 G24G2A G2BG55 G5B G5CG31 G3C G2EG37 G38 G31G2CG33 G29 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G40 G28 G26 G38 G37 G3E G37 G29 G4B G32 G39 G32 G2E G31 G4A G30 G2A G32 G3E G31 G32G37 G4B G29 G31 G3E G2A G29 G3E G2E G28 G2A G3E G37G2EG37 G26 G29 G2A G2B G3C G26 G29 G2E G28 G26 G2B G4A G31 G2E G2F G26 G3E G30 G2A G32G28 G31 G2C G26 G28 G4A G31 G3E G2E G26 G4A G31 G31 G2E G2E G2F G31 G28 G31 G4C G27 G37G28 G31 G4A G31 G29 G2E G26 G2C G37 G29 G2E G31 G2BG2BG37 G4B G31 G29 G2E G4B G26 G38 G31 G28 G29 G4A G31 G29 G2E G26 G2C G40 G2F G26 G2E G26 G38 G26 G2BG2E G2AG37G3CG21G53 G3FG22G2A G4B G2A G28G37G3C G4B G28 G31 G31 G29 G2F G26 G27 G32 G31 G2A G29 G3EG2F G37 G4B G2F G31 G2CG2C G31 G3C G2EG37 G38 G31 G28 G31 G32 G26 G27 G28 G3C G31 G27 G2EG37G2BG37G5D G2A G2EG37 G26 G29 G37 G29 G4A G26 G3E G31 G28 G29 G2C G2A G3CG37G2BG37G2E G39 G2A G4B G28G37G3C G27 G2BG2E G27 G28 G31 G3AG2BG5E G31 G2E G2F G26 G3EG2CG52 G2F G31 G4A G37G3C G28 G26 G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4E G37 G29 G43G2E G31 G4B G28 G2A G2EG37 G29 G4B G2BG37 G4B G2F G2EG28G30 G2A G2E G31 G28G28G2F G31 G2A G2E G2A G29 G3E G32 G2E G26 G28 G2A G4B G31 G30 G37G2E G2F G40 G28G37 G26 G28G37G2E G39 G2E G26 G53 G3F G40 G26 G30 G31 G28 G4B G31 G29 G31 G28 G2A G2EG37 G26 G29 G2A G29 G3E G2E G2F G31 G5A G26 G52 G3C G26 G29 G2E G28 G26 G2B G32 G39 G32 G2E G31 G4AG30 G31 G28 G31 G3C G26 G29 G32 G2E G28 G27 G3C G2E G31 G3E G3A G52 G2F G31 G3C G2A G2BG3C G27 G2B G2A G2EG37 G26 G29 G4A G26 G3E G31 G2B G2C G26 G28 G2A G29 G2A G2B G39 G32G37G32 G26 G2C G31 G29 G31 G28 G4B G39 G3E G31 G4A G2A G29 G3E G2A G29 G3E G32 G27 G40 G40 G2B G39 G30 G2A G32 G3C G26 G29 G32 G2E G28 G27 G3C G2E G31 G3E G2A G29 G3E G2E G2F G31G3C G26 G29 G2E G28 G26 G2B G32 G39 G32 G2E G31 G4A G30 G2A G32 G27 G32 G31 G3E G2E G26 G40 G28 G26 G38 G37 G3E G31 G28 G31 G4A G26 G2E G31 G32 G31 G28 G38 G37G3C G31 G2C G26 G28 G2A G4B G2A G28G37G3C G40 G28 G26 G3E G27 G3C G2EG37 G26 G29 G2A G29 G3E G4B G26 G38 G31 G28 G29 G4A G31 G29 G2E G3AG2BG5F G31 G32 G27 G2BG2EG2CG5A G29 G2E G2F G31G4A G37G3C G28 G26 G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4EG28G53 G3F G31 G2B G31 G3C G2E G28G37G3C G40 G26 G30 G31 G28 G4B G31 G29 G31 G28 G2A G2EG37 G26 G29 G30 G2A G32 G41 G48 G44 G4D G21G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2A G2C G26 G28 G3E G31 G4A G2A G29 G3E G32G37 G3E G31 G2B G26 G2A G3E G3E G37G28 G31 G3C G2EG2B G39G28G2A G3C G3C G26 G27 G29 G2EG37 G29 G4B G2C G26 G28 G42 G23 G50 G26 G2C G2A G29 G29 G27 G2A G2B G2E G26 G2E G2A G2B G3A G52 G2F G31 G40 G26 G30 G31 G28 G4B G31 G29 G31 G28 G2A G2E G31 G3E G5B G39 G2F G39 G3E G28 G26 G2E G27 G28 G5B G37 G29 G31 G30 G2A G32 G41 G41 G24 G22G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2AG28G30 G2F G37G3C G2FG2A G3C G3C G26 G27 G29 G2E G31 G3E G2C G26 G28 G22 G50 G26 G2C G2A G29 G29 G27 G2A G2B G2E G26 G2E G2A G2B G2A G29 G3E G3C G2A G29 G5B G31 G27 G32 G31 G3E G2C G26 G28 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G3C G26 G4A G40 G2BG37 G4A G31 G29 G2E G37 G29 G29 G26 G2BG37 G4B G2F G2E G31 G29 G38 G37G28 G26 G29 G4A G31 G29 G2E G3AG3D G2B G31 G3C G2E G28G37G3CG37G2E G39G32 G27 G28 G40 G2B G27 G32 G30 G2A G32 G4D G41 G24 G42G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2A G30 G37G2E G2F G3C G26 G29 G2E G28G37 G5B G27 G2EG37 G26 G29 G26 G2C G48 G21 G3AG44 G50G28G30 G2F G37G3C G2F G3C G2A G29 G5B G31 G27 G32 G31 G3E G2C G26 G28 G2F G31 G2A G2E G32 G2E G26 G28 G2A G4B G31 G37 G29 G40 G2F G2A G32 G31DOI10.13207/ki.jnwafu.2020.04.019 网络出版时间2019-10-08 104540网络出版地址http// G2F G2A G29 G4B G31G28G5B G2A G2EG2E G31 G28 G39 G32 G2E G26 G28 G2A G4B G31G28G26 G28 G2E G28 G2A G29 G32 G4A G37G2EG2EG37 G29 G4B G2E G26 G31 G2B G31 G3C G2E G28G37G3C G3E G37G32 G2E G28G37 G5B G27 G2EG37 G26 G29 G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4E G3A G52 G2F G31 G29 G26 G28 G4A G2A G2B G2E G31 G4A G40 G31 G28 G2A G2E G27 G28 G31 G30 G2A G32 G32 G31 G2E G2A G32G23 G24 G49 G23 G4D G51 G30 G37G2E G2F G2A G2B G2A G28 G4A G38 G2A G2B G27 G31 G26 G2C G41 G4D G49 G48 G23 G51 G37 G29 G3C G26 G2BG2B G31 G3C G2EG37 G26 G29 G32 G40 G26 G2E G32 G26 G2C G2E G2F G31 G3C G26 G29 G2E G28 G26 G2B G32 G39 G32 G2E G31 G4AG28G2A G29 G3E G2E G2F G31 G29 G26 G28 G4A G2A G2B G28 G31 G2B G2A G2EG37 G38 G31G2AG37G28 G2F G27 G4A G37 G3E G37G2E G39 G29 G26 G28 G4A G2A G2B G30 G2A G32 G42 G24 G50 G49 G42 G4D G50 G30 G37G2E G2F G2A G2B G2A G28 G4A G38 G2A G2B G27 G31 G26 G2C G22 G24 G50 G49 G42 G22 G50 G3A G52 G2F G31 G38 G31 G29 G2EG37G2B G2A G2EG37 G26 G29 G32 G39 G32 G2E G31 G4AG28G2F G31 G2A G2EG37 G29 G4B G3E G31 G43G38 G37G3C G31 G2A G29 G3E G2A G2B G2A G28 G4A G32 G39 G32 G2E G31 G4A G30 G26 G28 G4E G31 G3E G28 G31 G4B G27 G2B G2A G28G2B G39 G3E G27 G28G37 G29 G4B G2E G2F G31 G2E G31 G32 G2E G3AG2BG47 G26 G29 G3CG2B G27 G32G37 G26 G29G2CG52 G2F G31 G40 G26 G30 G31 G28 G3E G31 G40 G2B G26 G39 G26 G2C G4A G37G3C G28 G26 G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4E G32 G39 G32 G2E G31 G4A G37 G29 G3E G37G2CG2C G31 G28 G31 G29 G2E G3C G26 G29 G3E G37G2EG37 G26 G29 G32 G37 G4A G40 G28 G26 G38 G31 G3E G31 G29 G31 G28 G4B G39 G27 G2EG37G2BG37G5D G2A G2EG37 G26 G29 G37 G29 G53 G3F G4B G28 G31 G31 G29 G2F G26 G27 G32 G31 G2A G29 G3E G2A G3E G5C G27 G32 G2E G31 G3E G31 G29 G38 G37G28 G26 G29 G43G4A G31 G29 G2E G2A G2B G40 G2A G28 G2A G4A G31 G2E G31 G28 G32 G2A G27 G2E G26 G4A G2A G2EG37G3C G2A G2BG2B G39G28G30 G2F G37G3C G2F G3C G26 G27 G2B G3E G4A G31 G31 G2E G2E G2F G31 G28 G31 G4C G27 G37G28 G31 G4A G31 G29 G2E G32 G26 G2C G28 G31 G4A G26 G2E G31 G3C G26 G29 G2E G28 G26 G2B G2A G29 G3E G31 G2A G28G2B G39 G30 G2A G28 G29 G37 G29 G4B G3AG28 G29 G2A G2B G2C G25 G2D G23G2AG4A G27 G2BG2EG37G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G3C G26 G4A G40 G2B G31 G4A G31 G29 G2E G2A G2EG37 G26 G29G27G4A G37G3C G28 G26 G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4EG27G53 G3F G2A G4B G2A G28G37G3C G4B G28 G31 G31 G29 G2F G26 G27 G32 G31 G32G27G5A G26 G52G27G37 G29 G2E G31 G2BG2BG37G43G4B G31 G29 G2E G3C G26 G29 G2E G28 G26 G2B G32 G39 G32 G2E G31 G4AG21 G21随着国民经济和人民生活水平大幅提高G28生产绿色G2D新鲜农产品的温室大棚规模和种类越来越多G28相对传统农业大棚G28利用新能源G2D物联网G2D云服务等新技术提升现代农业大棚的自动化和信息化G28提高资源利用率和生产水平G28成为当前国内外现代设施农业发展热点G23G41 G43 G48 G24G29G23 G24 G41 G44年G45月国家发展与改革委员会发布G30关于推进多能互补集成优化示范工程建设的实施意见G31 G28主要有面向多能互补系统和面向终端用户两种示范推广模式G23G21 G24G27王维洲等G23G4D G24和孙宏斌等G23G44 G24提出构建光伏智慧农业大棚微型能源网G28对微能源和负荷进行建模G28实现多种能量流的经济合理利用G27梁瑞华G23G45 G24和刘亚伟G23G22 G24提出基于物联网技术构建智能管理系统G28建立大数据分析和预警平台G28实现大棚的实时监测和自动控制G27G54 G2A G26等G23G42 G24和祁娟霞等G23G41 G24 G24提出不同结构光伏温室的效能模型分析和环境应用G29能源是现代设施农业的基础保障G28但是对于偏远山区或者经济不发达地区G28其配电网络和水资源条件差G28进行诸如木耳G2D香菇G2D花卉和药材等地方农特产品的生产和加工G28需要大量初建和维护成本G28加上农产品市场供需不稳定等因素G23G41 G41 G24G28给生产创业主体带来很大效益风险G29所以G28本研究旨在开发以太阳能为主的多能互补能源G28既可以为温室大棚提供稳定持续的能源供应G28还能获得更多经济效益G29本研究选择光伏木耳大棚为具体研究对象G28因地制宜G2D互补利用分布式可再生能源和传统能源G28建立多能互补的智能微能源网络G28为大棚提供电G2D水G2D热等能源需求G28然后设计开发木耳物联网智慧控制系统G29G41 G21光伏木耳大棚的微能源网络系统设计G41 G3AG41 G21需求侧负荷模型的建立为了实现光伏木耳大棚的自动化G2D智能化和信息化控制G28针对木耳种植的环境参数进行实时检测和调节G28设计开发了光伏木耳大棚物联网智慧控制系统G29系统要求满足节能环保G2D大棚环境要素调节G2D控制自适应G2D数据查询和展示等功能G29能源需求侧主要指用以实现各项功能的参数调节设备G28包括喷雾加湿G2D相变储能G2D通风除湿和降温G2DG56 G3D G60照明补光G2D物理灭虫和水塔蓄水等G28建立的负荷模型如公式G21G41G22所示G2AG44 G31G21G25G22G61 G45 G2F G32G21G25G22G62 G45 G38 G32G21G25G22G62 G45 G2BG32G21G25G22G62 G45 G31 G32G21G25G22G62G45 G3E G37G32G21G25G22G2FG21G3E G37G32 G62 G46 G30 G40 G33 G62 G46 G2BG31 G33 G62 G46 G26 G32G29 G21G41G22式中G2AG44 G31为光伏微能源网络在G25时刻总电功率负荷G27G45 G2F G32为喷雾加湿系统电功率负荷G27G45 G38 G32为通风除湿和降温系统电功率负荷G27G45 G2BG32为补光系统电功率负荷G27G45 G31 G32物理灭虫系统电功率负荷G27G45 G3E G37G32为相变储能装置的热功率G27G21G3E G37G32为相变储能装置的电热转换效率系数G27G46 G30G40 G33为水泵用电功率负荷G27G46 G2BG31 G33为锂电池充电功率负荷G27G46 G26 G32为系统其它用电功率负荷G29G41 G3AG23 G21供应侧能源模型的建立光伏木耳智慧大棚主要依靠光伏发电为系统提供能源G28然后利用蓄电池储能G2D水塔储水和相变储热装置储能G28保障系统的生产G2D生活用电和用水G28维持电能G2D热能和水能的供需平衡G28实现太阳能的综合利用G23G41 G23 G43 G41 G48 G24G29当光伏发电系统产生的电能G22智慧大棚负荷侧需求时G28启动锂电池储电和水泵蓄水充能G28以及相变储热装置储能G23G41 G21 G24G27当光伏电能G23负荷侧需求时G28由蓄电池和水轮发电机同时放电G28同时相变储热装置释放热能提供给大棚设施G28如果仍不能满足G28则利用光电互补技术及优势G28从配电网购电G23G41 G4D G43 G41 G44 G24G29根据如图G41所示的能源流设计G28可以构建一个集光伏电能G2D水能和热能互补的微型能源网络G23G41 G45 G43 G41 G22 G24G28实现光伏木耳智慧大棚的绿色能源自发自用G29系统能源供应侧将锂电池用作储电装置G28将水泵和水塔作为储存水能装置G28将相变储热器用作储热装置G28G48种装置的充G2D放能和作用特点类似G28可以采用统一的能源储备和释放模型G23G41 G42 G43 G23 G24 G24G29G2E西北农林科技大学学报G21自然科学版G22第G21 G22卷图G41 G21智慧木耳大棚微能源网络系统图G35 G37 G4B G3AG41 G21 G5E G37G3C G28 G26 G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4E G26 G2C G37 G29 G2E G31G2BG2BG37 G4B G31 G29 G2E G2A G4B G2A G28G37G3CG2A G4B G28G37G3C G27 G2BG2E G27 G28 G2A G2B G4B G28 G31 G31 G29 G2F G26 G27 G32 G31 G32G21 G21当处于状态G33时刻G28即光伏电能G22系统总负荷时G28供应侧能源模型如公式G21G23G22所示G2AG46G40 G38G21G25G22G61 G44 G31 G33G21G25G22G62 G46 G2BG31 G33G21G25G22G62 G46 G30G40 G33G21G25G22G62 G45 G3E G37G32G21G25G22G2FG21G3E G37G32 G62 G46 G31 G3E G29G21G25G22 G29 G21G23G22当处于状态G63时刻G28即光伏电能G23系统总负荷时G28能源平衡模型如公式G21G48G22所示G2AG44 G31 G63G21G25G22G61 G46 G2BG31 G63G21G25G22G62 G46 G30G40 G63G21G25G22G62 G46G40 G38G21G25G22G62 G46 G31 G3E G29G21G25G22 G29 G21G48G22式中G2AG46G40 G38为光伏发电的电功率G27G44 G31 G33为光伏微能源网络在状态G33时刻的总电功率负荷G27G46 G31 G3E G29为配电网与系统交换的电功率G27G44 G31 G63为光伏微能源网络在状态G63时刻的总电功率负荷G27G46 G2BG31 G63为锂电池的放电电功率G27G46 G30G40 G63为水轮机的发电电功率G29G41 G3AG48 G21微能源网络系统的控制原理当微能源网络系统处于状态G63时G28水轮发电机和蓄电池作为光伏发电系统的补充电源G28三者结合后的系统出力满足木耳大棚的用电需求G28此时的相变储能装置停止转换热能G28且开始对木耳大棚供热G23G23 G41 G24G29外部的配电网接入到微网中G28以保证系统用电安全G29系统控制原理如图G23所示G28G53 G4F G5E为脉冲宽度调节模块G28将采集到的信号传递给控制器G28决定是否开启和关闭电源电路G2D相变储热装置开关G28用以调节水轮机发电量或水泵转速G28使可能存在波动或间歇的光伏发电出力得到补偿G28维持在设定输出水平G28其中相变储放热装置的减载量应计算在内G29图G23 G21微能源网络控制原理图G35 G37 G4B G3AG23 G21 G47 G26 G29 G2E G28 G26 G2B G40 G28G37 G29 G3CG37 G40 G2BG31 G26 G2C G4A G37G3C G28 G26 G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4EG41 G3AG21 G21微能源网络系统的仿真分析采用美国新能源实验室G21G2D G5F G3D G56G22开发的G58 G55 G5E G3D G5F软件G23G23 G23 G24G28仿真验证木耳大棚微能源网络供电系统在多能互补下的最佳配比G28为解决光伏发电G2D水轮机发电和蓄电池联合供电系统的优化问题提供了很好的思路和方法G29通过上述分析G28微网供电系统主要分为光照充足和光照不足G23种状态G28需要控制器进行光电G2D水电G2D蓄电池G21锂电池G22和相变储能装置工作状态的调节G29由于G58 G55 G5E G3D G5F具备自寻优功能G28在设计时不需要给出光伏和水力发电的具体装机容量G28而是通过光伏和水力发电容量范围和组件功耗G28以及太阳能资源数据G2D储水能力数据和蓄电池组设计参数进行系统仿真G28如图G48所示的仿真电气参数显示G28微能源网络系统中光伏发电量为G41 G48 G44 G4D G21G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2AG28占年总发电量的G42 G23 G50G28直接用于需求侧负荷G27水轮机发电量为G41 G41 G24 G22G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2AG28占年总发电量的G22 G50G28用于无光环境下的系统补能G27盈余电能为G4D G41 G24 G42G21G4E G4FG2EG2FG22G2FG2AG28占年总发电量的G48 G21 G3AG44 G50G28用于相变储热和蓄电池储能G28或者在保障系统用电安全的前提下接入配电网G29通过仿真不同状态下的功率输出G28可以计算最佳能源利用率G28为设计安装光伏发电G2D水轮机发电和相变储热装置提供计算依据G29G2F第G21期郭G21琳G28等G2A基于多能互补的光伏木耳大棚智慧控制系统设计图G48 G21微能源网络系统电气参数仿真G35 G37 G4B G3AG48 G21 G3D G2BG31 G3C G2E G28G37G3C G2A G2B G40 G2A G28 G2A G4A G31 G2E G31 G28 G32G37 G4A G27 G2BG2A G2EG37 G26 G29 G26 G2C G4A G37G3C G28 G26 G43 G31 G29 G31 G28 G4B G39 G29 G31 G2E G30 G26 G28 G4EG23 G21光伏木耳大棚物联网智慧控制系统的总体设计G23 G3AG41 G21控制系统的设计框架利用物联网农业应用技术G23G23 G48 G43 G23 G21 G24G28设计一套基于绿色微能源的木耳大棚智慧控制系统G28通过物联网控制系统对木耳大棚内的能源供需情况和木耳生长关键参数进行在线监控G28如图G21所示G28例如系统电压G2D水塔水位G2D空气温湿度G2D大棚含氧量G2D光照强度和各类执行装置工作状态参数等G28经由控制器和网关发送给物联网云服务器G2DG4F G31 G5B客户端和G33 G29 G3E G28 G26 G37 G3E客户端G28以及视频监控单元G27由服务系统智能决策后G28再由服务器或G4F G31 G5B客户端或G33 G29 G3E G28 G26 G37 G3E客户端发送操作指令G28指挥木耳大棚的控制设备启停G28即利用电磁阀G2D继电器或步进电机等模块实现能源控制G2D木耳生长环境参量的修正功能G29在多能互补微能源网络的支持下G28系统需要保证木耳大棚为不同种类木耳或者菌类创造最适宜的生态环境和生长条件G29图G21 G21光伏木耳大棚智慧控制系统设计框图G35 G37 G4B G3AG21 G21 G60 G37G2A G4B G28 G2A G4A G26 G2C G37 G29 G2E G31G2BG2BG37 G4B G31 G29 G2E G3C G26 G29 G2E G28 G26 G2B G32 G39 G32 G2E G31 G4A G3E G31 G32G37 G4B G29 G31 G3E G2C G26 G28 G53 G3F G2A G4B G2A G28G37G3C G2A