1 引言
传统的风光互补发电系统主要由风力发电机、光伏电池组件、风光互补控制器、储能蓄电池以及逆变器构成。由于其不具备智能化管理与远程监控等特点，管理者不能实时掌握风光互补发电系统的当前工况，从而导致风光互补发电系统实用性不强，系统出现故障时不能够及时得到维护。本文对传统的风光互补发电系统电路结构进行了改进，将无线通信技术与风光互补发电技术相融合，设计了智能风光互补发电系统，数据采集电路实时采集风光互补发电系统的关键信息，通过GPRS或WIFI无线通讯模块将风光互补电源的关键信息发送给远程监控中心或者用户，这样用户可以实时掌握系统的运行状况，增强了系统实用性[1]。
2 系统总体设计
系统整体结构框图如图1所示。
图1 系统整体结构框图
其中，风力发电机和光伏电池组件用来把风的动能和太阳的辐射能转换为电能；风光互补控制器由蓄电池充放电电路、数据检测与控制电路以及无线通信电路三部分组成，对蓄电池进行有效的充放电管理和控制，从而使储能蓄电池不会过充电和过放电；当系统所发出的电量超过蓄电池存储量时，风光互补控制器将自动接通泄荷器，将多余的能量消耗掉；蓄电池是存储电能的核心部件，负责储存电能以及为系统提供工作电源等；逆变器主要是把直流电转换为交流电，为交流负载提供电能；数据检测与控制电路对系统的关键信息进行实时监测，并对功率开关管的导通与关闭进行控制；单片机对检测电路采集来的数据进行分析处理并发出相应的控制信号给功率开关管和无线通讯模块等；无线通讯模块可以把风光互补发电系统的运行信息发送给远程监控中心或者用户，以便用户可以远程掌握风光互补发电系统的工作状态、故障信息、蓄电池是否需要更换等，使整个系统可以无人值守的工作[2]。
相比独立风电或光电，互补供电系统有如下优点：（1）单一能源供电存在不连续性，达到同等供电效果的建设成本较大，而双能源互补同时在线发电，可用较低的建设成本获得较多电能输出，提高了系统可靠性；（2）延长了使用自然资源的时间，降低了蓄电池组的放电深度和充放电循环次数，同等负载条件下可节约蓄电池容量；（3）积极响应国家的节能减排政策，体现绿色环保基站的理念，通过优化两种能源互补供给的设计方案，可较好地解决边远地区通信基站的持续供电需求，一次建设终生受益[3]。
3 风力发电原理
小型水平轴风力发电机风轮一般由三个叶片组成，能够吸收风的动能从而带动发电机发电；偏航机构主要是确保风轮能够正对风向工作，从而可以最大限度利用风能。
4 光伏发电原理
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。当阳光照射光伏电池板时，一些入射光子的能量被PN结吸收。如果被吸收的入射光子能量大于晶体硅的禁带宽度，在PN结内将会产生自由电子和空穴。自由电子向N区扩散，空穴向P区扩散，随着扩散运动的进行在PN结上逐渐产生电势差，即光伏电池板的开路电压；如果用导线将P区和N区连接，则会产生电流，即光伏电池板的短路电流。
5 无线通信电路设计
SIM300无线通信模块主板上集成有完整的GPRS网络数据收发电路和标准的RS232串口，并且性能稳定，体积小抗干扰能力强，尤其适用于开发利用GPRS网络的无线数据收发系统。无线通信模块也可以选用主板电路引出串口的WIFI模块，如用型号为HLK-WIFI-M03的模块与单片机来开发无线收发送数据系统时，与用SIM300和单片机开发无线数据收发业务，其电路连接方式完全相同，工作原理基本一致[1，6]。SIM300的主板可以通过串口与计算机、单片机等相互通信十分方便。因此本文选用SIM300无线通信模块来收发数据采集系统采集来的信息。单片机与SIM300通信电路参见图4所示。
图4 单片机与SIM300通信电路
6 结束语
风光互补发电系统是研究的一个热门，采用风电和光伏发电相结合的方式，可以有效地弥补风电和光伏单独输出时功率不稳定的缺点，有效地提高了新能源发电的利用率。本文研究了风光互补发电系统结构，为以后进一步研究其结构的优化打下来基础。本文对传统的风光互补发电系统进行深入研究后，对其系统结构进行了改进，将无线通信技术与风光互补发电技术相融合，设计了智能风光互补发电系统，该系统能够通过GPRS或WIFI无线通讯模块将风光互补电源的关键信息发送给远程监控中心或者用户，这样用户可以实时掌握系统的运行状况，提高了系统的工作稳定性与实用性式。