《200W风光互补发电系统技术功能方案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《200W风光互补发电系统技术功能方案（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、200W风光互补发电系统技术功能方案2009年11月目 录一 系统简介1二 原理及组成22.1 风力发电组件32.2 太阳能组件42.3 风光智能控制器42.4 蓄电池部分42.5 正弦波逆变器42.6 资源环境条件5三 系统设计53.1 设计总则53.2 系统功率容量计算63.3 风力发电组件73.4 太阳能组件93.5 风光智能控制器103.6 蓄电池113.7 正弦波逆变器133.8 系统防雷14四 系统建设及施工154.1 施工顺序154.2 施工准备15五 设备安装检验165.1 风力发电组件165.2 太阳电池组件165.3 总体控制部分17六 检查和调试176.1 连接检查176
2、.2 试运行前检查18七 系统性能试脸187.1 试验目的187.2 保护功能试验187.3 显示功能试验197.4 电能品质试验197.5 试验报告编写20八 风光互补发电系统配置201 系统简介风光互补发电系统通过把风能和太阳能转化为电能，利用蓄电池储能，直接输出直流电，或者通过正弦波逆变器，输出交流电。风光互补发电代表了绿色能源的发展方向，是21世纪最具吸引力的能源利用技术。太阳能是地球上一切能源的来源，风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。因此
3、，太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而使风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。风能和太阳能在时间和季节上如此吻合的互补性，决定了风光互补结合后发电系统可靠性更高、更具有实用价值。因此，风光互补发电系统是综合利用风能、光能解决设备供电的最佳方式。太阳能作为传统的绿色能源已经广泛应用在我们的日常生活和生产中，而且，我国太阳能板等产品的生产技术水平已经达到世界先进水平，产品的免维护期已经超过10年。在灯塔、航标、基站上的应用非常广泛。风能不受太阳光线的影响，可以24小时根据风速的大小不断的产
4、生电能。但是，风力资源虽然丰富，却经常遇到有台风或者飓风的破坏。一旦台风或者飓风来临传统的扇叶式风能发电机就难逃厄运，带来巨大的经济损失。建议风机采用垂直式、涡轮型造型，不受风速、风向的影响，其最大的抗风能力达到60米/秒，也就是17-18级台风。这样，在夏季太阳光线充足时，太阳能发电就起着重要的作用，在夜间、冬季等时候风能发电不仅可以弥补太阳能发电的不足，而且可以为设备提供稳定可靠的能源。与以往发电系统相比，风光互补发电系统具有以下优点：（1） 利用清洁干净、可再生的自然能源发电，不耗用不可再生的、资源有限的含碳化石能源，使用中无温室气体和污染物排放，与生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战
5、略。（2） 比独立太阳能光伏发电系统的发电量增加35%一45%，大大增加绿色能源的利用比例。（3） 风光互补发电设备与建筑物完美结合，既可发电又能作为装饰材料，使物质资源充分利用发挥多种功能，使建筑物科技含量提高、充分响应国家节能减排的政策。（4） 分布式建设，就近就地分散发供电，既有利于增强供电稳定性，又可降低线路损耗。（5） 风光互补发电系统是世界各发达国家在绿色能源应用领域竞相发展的热点和重点，是世界绿色能源发电的主流发展趋势，市场巨大，前景广阔。2 原理及组成风光互补发电系统由风力发电机组和太阳电池组件共同构成的能够将风的动能和太阳的光能转换为电能的混合发电系统。风力发电机以自然风作为
6、动力，风轮吸收风的能量，驱动风轮及风力发电机旋转，将风能转换为电能。太阳能发电利用光生伏打效应原理制成，将太阳辐射能量直接转换成电能。风光互补发电系统由下述部件组成：风力发电组件、太阳电池组件、风光互补控制器、蓄电池组、逆变器。系统结构图太阳电池组件风光互补控制器、蓄电池、逆变器安装箱风力发电组件现场安装示意图2.1 风力发电组件风力发电机组的选择涉及要素有：当地的年平均风速，最低月平均风速，无有效风速期时间的长短和用电总功率需求，根据用电功率需求确定风力发电机组的功率。根据年内最低的月平均风速，选择风力发电机组额定风速值。在总功率需求较大时，可使用相同规格的2台或多台风力发电机组在直流输出端
7、串联或并联使用。在多雷区或有特殊要求的使用环境，应采用有适当防雷措施的风力发电机组。风力发电机采用垂直轴方案设计，具有转速低、无噪声、安全性高、微风可发电、体积小、整机重量轻、无需调向对风装置、风电转换效率高、可承受60米/秒风速等特点和优势。发电机组多采用永磁直驱发电机，其整机结构简单，低速发电性能良好，可靠性高，安装维护方便。2.2 太阳能组件太阳能电池组件是将太阳光能直接转换为电能的发电装置，通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力。当应用中需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所
8、需要的电压和电流。太阳能电池组件功率的选择，峰值功率由系统日平均最低耗电电量、无有效风速时当地峰值日照小时数和系统损失因子来确定。系统的太阳电池组件的最小功率应能保证提供出系统日平均最低耗电电量。在多雷区或特殊环境中使用太阳电池方阵应有防雷措施。2.3 风光智能控制器控制器必须具有风力发电充电电路和光伏充电电路。两充电通道要各自独立和有效隔离。控制器风电充电电路的最大功率要大于或等于风力发电机组额定输出功率的2倍。控制器光伏充电电路的最大功率应大于系统光伏功率的1.5倍。在多雷区或特殊环境中使用的控制器应有防雷措施。2.4 蓄电池部分应当优先选用储能用铅酸蓄电池和其他适合风光互补发电使用的新型
9、蓄电池。蓄电池组的串联电压必须与风光互补控制器的输出电压相匹配。蓄电池的容量是由日最低耗电量，设定的连续阴天的天数，最长无风期的天数和蓄电池的技术性能，如自放电率、充放电效率和放电深度等因素共同确定的。系统选用的蓄电池必须是经过有认证资格的检测机构按照相关国家或行业标准进行测试检验合格的蓄电池。当密封铅酸蓄电池在海拔2500m以上条件下使用时，必须使用能够适合于这样的条件下使用的型号。2.5 正弦波逆变器逆变器是将直流电变换成交流电的设备。由于风光互补发电输出的是直流电，对于所带负载是交流性质的情况，逆变器是不可缺少的。逆变器按输出波形可分为方波逆变器和正弦波逆变器，推荐使用正弦波逆变器。逆变
10、器的输出功率应当由交流供电设备的类型、功率和使用的时间来计算和确定。逆变器的额定输出功率至少应当大于系统总功率的1.2倍。2.6 资源环境条件风光互补发电系统安装的地区，当地年平均风速大于3.5m/s，同时年度太阳能辐射总量不小于500MJ/m2是风光互补发电系统推荐使用区。风光互补发电系统连续、可靠工作的条件：a)环境温度：-25+45；b)空气相对湿度：不大于90(255)；c)海拔高度不超过1000m。3 系统设计3.1 设计总则系统设计的目标是确定发电系统各部件的容量及运行控制策略，合理的设计方案能降低系统成本，增加系统运行的可靠性。太阳能与风能在时间和地域上有很强的互补性因此，风光互
11、补能够降低系统的总成本。在风光互补发电系统的优化设计中，应该在获得安装点的气候数据和负载容量后，通过选择不同的系统部件组合方式确定系统容量，然后再选择在给定系统容量下的最优运行策略。3.1.1 系统的电能品质设计当系统的直流电压在额定电压值的90%-120%范围内变化时，系统的交流输出频率应保持在50Hz2.5Hz范围内，即频率稳定度为5%。输出为额定功率，当系统的直流电压在额定值的90%-120%范围内变动时，系统交流输出电压变化范围应不超过额定值10%。逆变器的输出波型应当是正弦波，其正弦波波型失真度应不超过5%。3.1.2 系统的保护功能a) 蓄电池欠压保护；b) 蓄电池过充保护；c)
12、负载短路保护；d) 过负荷保护；e) 系统具有有效防止风力发电机组空载电压冲击措施，保证在出现最大空载电压时，系统内所有电器设备包括系统外部的用电器均能得到有效保护。3.1.3 系统具有的显示功能a) 风力发电充电显示；b) 太阳能发电充电显示；c) 蓄电池电压状态显示；d) 控制器、逆变器工作状态显示；e) 各种保护状态显示。3.2 系统功率容量计算3.2.1 设备负载统计序号设备名称额定电压（V）功率（W）日工作时间（h）备注1A220 AC100102B24 DC10024343.2.2 蓄电池容量计算系统配置容量满足在无风、阴雨天情况下至少维持2天对设备供电。蓄电池按照24V设计，计算
13、以蓄电池放电容量70%，逆变器效率按90%考虑。计算蓄电池所需安时数如下：交流负载：计算内容计算值单位备注交流功率100W逆变效率90%电流值4.63A24V设计小时数20h10h，2天放电容量133Ah放电容量70%直流负载：计算内容计算值单位备注直流功率100W电流值4.17A24V设计小时数48h24h，2天放电容量286Ah放电容量70%累计24V蓄电池需要安时数为133+286=419 Ah。3.2.3 发电功率计算系统正常运行时，发电功率除要带额定负载外，还要完成对蓄电池的充电，风力发电、太阳能发电的发电功率需要满足额定负载容量。系统配置充电控制器按照24V设计，效率按90%考虑。
14、计算风光互补发电功率如下：计算内容计算值单位备注负载功率212W交流逆变效率90%发电功率236W效率90%3.3 风力发电组件选用一体化垂直风轮发电单元。由立柱、风轮、发电机、轴承等组成。整套风力发电单元只有风轮一个活动部件，采用永磁无刷发电机组，包括感应绕组、发电感应磁极。没有转向、碳刷等易耗、易损部件，使用寿命显著延长。使用垂直式，在2m/s60m/s风速都可安全使用。涡轮型风叶造型，能达到空间360度受风，在微风和台风天气下都可以正常发电。系统需要236W发电功率。根据现场风力情况，通常情况下风力无法达到风机的额定运行风速，配置2台额定功率180W/24V的风力发电组件，以满足系统需要。单台风机指标：额定功率7.5A/24V/180W固定桅杆金属切入风速1.5 m/s额定风速12 m/s切出风速无受风面积0.4叶片重量8kg变速箱无变速箱转子速度控制无需，电子控制超速控制无需主制动系统电子测定噪音0 dB发电机型号YJD-1018发电机结构永磁型发电机电压1-400 V风机发电功率曲线：3.4 太阳能组件太阳电池方阵的结构设计要保证组件与支架的连接牢固可靠，并能方便地更换太阳电池组件。组件应安装在可以调节倾角、有防腐蚀措施的支架上，确保安装牢固。支架应能够保证正确的方位
