離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結構及應用

1、題 目：離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結構及應用課 程：風光互補發(fā)電系統(tǒng)技術指導老師: 學生姓名：學 號：專 業(yè)：電氣工程及其自動化班 級：完成日期： 2013年5月25日摘要風能與太陽能在眾多新型能源中潛力最大，也最具開發(fā)價值。由于太陽能與風能在時間上和地域上都有很強的互補性，綜合利用風能、太陽能的風光互補發(fā)電系統(tǒng)成為一種合理的能源系統(tǒng)。本文主要介紹了風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結構和工作原理，分析了內蒙古自治區(qū)的太陽能風能資源和他們之間的互補性,總結出風光互補發(fā)電系統(tǒng)在牧區(qū)應用的優(yōu)勢性、合理性和可行性。中太陽能和風能是最具代表性的可再生能源，也是目前研究開發(fā)的重點。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發(fā)

2、電系統(tǒng)在資源上具有最佳的匹配性。風光互補發(fā)電系統(tǒng)成為邊遠地區(qū)資源條件最好的獨立電源系統(tǒng)，具有很好的應用前景。關鍵詞：風光互補發(fā)電系統(tǒng)，太陽能，太陽能發(fā)電原理主要內容:1·風光互補發(fā)電系統(tǒng)的概念。2.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作原理。3.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結構。4.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的應用。1·風光互補發(fā)電系統(tǒng)的概念所謂風光互補發(fā)電系統(tǒng)是指將太陽能和風能聯(lián)合起來、使二者優(yōu)劣互補進行發(fā)的發(fā)電系統(tǒng)。 風光互補發(fā)電系統(tǒng)由太陽能光電板、小型風力發(fā)電機組、系統(tǒng)控制器、蓄電池組和逆變器等幾部分組成；其中的光電系統(tǒng)是利用光電板將太陽能轉換成電能，然后通過控制器對蓄電池充電，最后通過

3、逆變器對用電負荷供電。該系統(tǒng)的優(yōu)點是供電可靠性高，運行維護成本低；缺點是系統(tǒng)造價高。風電系統(tǒng)是利用小型風力發(fā)電機，將風能轉換成電能，然后通過控制器對蓄電池充電，最后通過逆變器對用電負荷供電。該系統(tǒng)的優(yōu)點是系統(tǒng)發(fā)電量較高，造價較低，運行維護成本低；缺點是小型風力發(fā)電機可靠性低。另外，風電和光電系統(tǒng)都存在一個共同的缺陷，就是資源的不確定性導致發(fā)電與用電負荷的不平衡，風電和光電系統(tǒng)都必須通過蓄電池儲能才能穩(wěn)定供電，但每天的發(fā)電量受天氣的影響很大，會導致系統(tǒng)的蓄電池組長期處于虧電狀態(tài)。 目前利用太陽能和風能在不同的季節(jié)和時間上互補特點發(fā)展起來的風光互補發(fā)電照明技術已日完善，且以前所未有的速度和力度迅速

4、全國推廣。2.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作原理風光互補供電系統(tǒng)是由太陽電池與風力發(fā)電機發(fā)電機組發(fā)電，經(jīng)蓄電池儲能，給負載供電的一種新型電源系統(tǒng)，除了風力發(fā)電機組，太陽能光伏電池組以外，還需要控制器，蓄電池，逆變器，交流之流負載等。其中風力發(fā)電部分是利用風力機將風能轉換為機械能，通過風力發(fā)電機將機械能轉換為電能，在通過控制器對蓄電池充電，經(jīng)過逆變器對負載供電。太陽能和風能是最普遍的自然資源，也是取之不盡的可再生能源。太陽能與風能在時間上和季節(jié)上都有很強的互補性：白天太陽光照好、風小，晚上無光照、風較強；夏季太陽光照強度大而風小，冬季太陽光照強度弱而風大。2.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)工作原理風能與太陽

5、能的結合有著天然優(yōu)勢風能是太陽能的另一種轉化，太陽照射地球引起溫度變化產生風。 風光互補發(fā)電系統(tǒng)大體上可以分為兩類，一類是并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，即和公用電網(wǎng)通過標準接口相連接，像一個小型的發(fā)電廠，將接受來的能量經(jīng)過高頻直流轉換后變成高壓直流電，經(jīng)過逆變器逆變后向電網(wǎng)輸出與電網(wǎng)電壓同頻、同相的正弦交流電流；另類是離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng)，即在自己的閉路系統(tǒng)內部形成電路，系指采用區(qū)域獨立發(fā)電、分戶獨立發(fā)電的離網(wǎng)型供電模式，將接收來的能量直接轉換成電能供給負載。3.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結構本系統(tǒng)主要由風電機組、光伏電池組、充電逆變控制電源、蓄電池組、交流負載組成，如圖所示。風力發(fā)電機與光伏電池組同時接入充電逆變

6、控制電源，在充電逆變控制電源內經(jīng)整流后，向蓄電池充電。風力發(fā)電機、光伏電池、蓄電池和負載構成并聯(lián)充電放電網(wǎng)絡。當風力發(fā)電機和光伏電池不向蓄電池充電時，蓄電池向并聯(lián)網(wǎng)絡供電。3.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的結構3.1 風力發(fā)電機組 該機組由濃縮風能裝置、風輪總成、發(fā)電機、尾翼、回轉體、塔架、拉索等部件構成。裝有風輪的發(fā)電機置于濃縮風能裝置內，當自然風流經(jīng)該裝置時，能使稀薄空氣加速、整流和均勻化，從而提高了風能的能流密度，降低了自然風的湍流度，改善了風能不穩(wěn)定等缺點。該機發(fā)電量大、噪聲低、安全性高，具有自動限速抗大風功能。 3. 2 光伏電池組本系統(tǒng)光伏電池組由多塊單晶硅光伏電池組件串聯(lián)而成。 3.

7、3充電逆變控制電源 充電逆變控制電源應具有風力發(fā)電系統(tǒng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)互補發(fā)電協(xié)調控制功能，并最大程度地控制兩個系統(tǒng)各自發(fā)揮最大效能。該型機是將風力發(fā)電機發(fā)出的低壓交流電和光伏電池發(fā)出的直流電逆變成常規(guī)電器所需的交流電，富足部分再逆變成低壓直流向蓄電池充電。具有恒壓充電、防過載、短路保護、防蓄電池過充過放等功能。 3. 4蓄電池組額定電壓為的單體蓄電池。當天氣變化、系統(tǒng)發(fā)電不足時，由蓄電池組給用戶負載設備正常供電。4.離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)的應用4.1風光互補發(fā)電系統(tǒng)在路燈使用能源與環(huán)境成為當今世界所面臨的兩大重要課題。人類正在努力尋求清潔、高效、可以再生的能源來代替對石油、煤炭等常規(guī)能源的

8、依賴。開發(fā)利用可再生能源成為本世紀能源發(fā)展戰(zhàn)略的基本選擇。離網(wǎng)型風光互補發(fā)電系統(tǒng)是為了彌補傳統(tǒng)電力的不足而設計的獨立發(fā)電系統(tǒng)。風光互補發(fā)電系統(tǒng)是最合理的獨立電源系統(tǒng)，這種合理性表現(xiàn)在資源配置最合理，技術方案最合理，性能價格最合理。正是這種合理性保證了風光互補發(fā)電系統(tǒng)的高可靠性。因此對風光互補發(fā)電技術的研究具有重要的理論意義和實用價值。4.2風光互補發(fā)電系統(tǒng)在家庭應用。 白天吸收的太陽能和刮風的時候吸收的風能存儲蓄電池可以提供照明燈和家用電。風能和太陽能都是潔凈、儲量極為豐富的可再生能源。風能和太陽能的應用方式多種多樣，其中用于發(fā)電是最常見也是最重要的形式之一。 結論：1、對比幾種不同的逆變器控

9、制結構，確定設計電壓源輸入、電流源輸出型逆變器模式，在此基礎上設計出了后級全橋逆變電路結構。采用基于TMS320F240控制芯片的的軟件鎖相環(huán)技術，對逆變主電路中的DC/DC、DC/AC模塊進行PWM控制，使系統(tǒng)的輸出電壓滿足與電網(wǎng)電壓同頻、同相的要求。2、設計了一個采用單端反激式DC/DC拓撲結構的輔助電源系統(tǒng)，解決了外部供電在設備和線路上的麻煩。為了讓逆變器工作在較為穩(wěn)定的狀態(tài)下，逆變器需具有若干保護功能如輸入極性接反保護、過流保護、過熱、過載保護等。3、本設計最后根據(jù)國際、國內相關行業(yè)標準，對并網(wǎng)系統(tǒng)中的孤島效應做了分析。通過對設計的逆變器系統(tǒng)的電路分析和相關電路的仿真，該逆變系統(tǒng)具有逆變效率高、動態(tài)響應快、系統(tǒng)性能穩(wěn)定、電路結構合理、保護功能完備等特點，生產成本上都較市面上同類產品有所降低，性能有所提高。但是在畢業(yè)設計過程中，由于自身技