风光协同提升草场末端供能效能
——牧光济能团队完成便携式风光储系统阶段性技术验证
阶段性技术验证报道
发布单位：牧光济能团队 发布时间：2026年8月8日
截至2026年8月，牧光济能团队已完成智慧追光风光互补便携式移动供电系统的阶段性方案设计、样机集成与联合仿真验证。团队面向草原牧区生产点分散、离固定电源较远、关键小功率终端持续用电不便等需求，将110瓦级光伏发电、微型风力发电、储能和低功耗控制集成于一体，重点为照明、通信、低功率监测及北斗定位信息接收设备提供清洁电力支持。
一、聚焦牧区末端用电需求
草原牧区地域广阔，远端围栏、临时生产点和牛羊活动监测点往往远离固定电源。随着北斗定位、视频监控、环境感知和通信终端逐步进入牧业生产，稳定供电已成为智慧牧场设备持续在线的重要基础。长距离铺设电缆存在建设、迁移和维护成本较高的问题，小型燃油设备则面临燃料运输、噪声、排放和维护压力。
基于前期市场调研，牧光济能团队将系统定位为牧区关键小负载的便携式清洁供电单元，不以替代牧场全部高功率供电为目标，而是优先保障“必须在线、功率不大、停电影响明显”的终端设备，从供能基础上支撑北斗定位、通信监测等智慧牧业应用。
草场新能源与畜牧业融合场景(行业资料图)
二、以净发电最大化重构追光逻辑
传统追光方案通常以总发电量最大为目标，但在小功率便携系统中，追光电机持续动作会消耗相当比例的电能。牧光济能团队将评价目标由“总发电最大”调整为“净发电最大”，即综合扣除追光耗电和待机耗电后，再评价系统能够实际留给负载的有效电量。
系统采用“休眠—唤醒—调节—保持”的间歇式追光策略，仅在达到控制周期时修正光伏板姿态;光照不足或强风条件下，系统进入低功耗或低阻状态。为检验机构在自然光照条件下的姿态调整与电气连接，团队开展了户外阶段性调试，样机测试状态及传动结构如图1所示。光伏单元承担主要发电任务，达到风力切入条件时由微型风力发电单元补充电能，储能单元负责时段调节，形成“光伏主供、风能补充、储能调节”的协同运行方式。
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三、PVsyst＋Python联合仿真形成量化验证
团队以PVsyst年度资源数据为基础，结合Python建立固定式、连续追踪式和间歇追光式三类对比模型，并分别选取沈阳与鄂尔多斯作为代表地区开展年度仿真。模型统一采用0.64平方米、110瓦级光伏组件，并计入追光机构运行功率和白天待机功率，避免仅比较总发电量而忽略系统自耗。
数据口径：年度发电量和净发电提升率均为仿真结果;其中净发电提升率以同地区固定式光伏方案为基准，已扣除追光运行和待机耗电，不代表牧场现场实测值。
四、阶段性验证结果
联合仿真结果表明，间歇追光策略能够根据地区资源条件形成不同的最优控制周期：光风资源较强的鄂尔多斯适宜采用44分钟周期，沈阳适宜采用54分钟周期，体现出“资源强则适度缩短、资源弱则适度延长”的控制规律。
在计入追光自耗后，鄂尔多斯方案的净发电量相对固定式提高17.27%，沈阳方案提高7.79%。结果说明，间歇追光并非追求机构持续动作，而是在发电增益与控制能耗之间寻找最优平衡，使有限的清洁电量更多地用于现场负载。
模型对比同时显示，连续追踪方式在小功率系统中可能因40瓦持续功耗压缩净收益，部分工况下甚至出现发电增量被追光耗电抵消的情况。由此，牧光济能团队形成了以净发电量为核心、兼顾便携部署和全天候供能的技术路线。
五、从技术验证走向真实牧场测试
下一阶段，牧光济能团队计划于2026年9月至10月联合合作企业开展工程样机定型和牧区场景测试，重点验证抗风、防尘、低温、储能匹配、快速部署和关键负载供电能力。现场测试拟连续运行不少于30天，并以系统可用率不低于95%、关键负载在线率不低于95%、连续无故障运行不少于168小时、单次部署时间不超过30分钟作为阶段性考核目标。
六、持续完善智慧牧场末端供能方案
在完成工程样机定型后，团队将建设3—5个牧场测试点，形成安装、验收、运行、维护和数据记录规范，并根据真实测试结果继续优化风机切入、追光周期、储能容量和结构防护设计。相关指标达到考核要求后，再推进小批量试制和示范应用。
智慧牧场生产场景(行业资料图)
牧光济能团队将坚持以牧区需求和实测数据为依据，持续提升装置的可靠性、易用性和可维护性，推动清洁电力更便捷地到达草场末端，为北斗定位、通信监测等智慧牧业装备稳定运行提供基础支撑。
数据与表述说明
本文已量化指标均来源于现有PVsyst+Python联合仿真。2026年9月至10月的现场测试时间以及系统可用率、在线率、连续无故障运行时间和部署时间均为下一阶段计划与考核目标，不作为已完成的牧场现场实测结果。
