新能源發(fā)電(大工離線作業(yè))

1、 網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院?新能源發(fā)電?課 程 設(shè) 計 題 目： 風(fēng)光互補發(fā)電技術(shù) 學(xué)習(xí)中心：甘肅農(nóng)墾河西奧鵬學(xué)習(xí)中心層 次： 專升本 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 年 級： 2021 年 春 季 學(xué) 號： 學(xué) 生： 李建東 輔導(dǎo)教師： 康永紅 完成日期： 2021 年 3 月 8 日1風(fēng)光互補的開展史上的必要性風(fēng)光互補，簡而言之就是利用太陽能電池方陣、風(fēng)力發(fā)電機交交將發(fā)出的電能存儲到蓄電池中，用戶需要用電時，逆變器將蓄電池中儲存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟?，通過線路來送到負(fù)載處。 起初的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，就是將風(fēng)力機和光伏組件進(jìn)行簡單的組合，由于缺乏詳細(xì)的數(shù)學(xué)計算模式，同時系統(tǒng)只用于保證率低的用戶，導(dǎo)致使用壽命

2、不長。 經(jīng)歷了多年的努力后，一種叫風(fēng)光互補供電系統(tǒng)的新技術(shù)已逐漸被越來越多的人認(rèn)可和應(yīng)用，可解決長期以來被稱之為電網(wǎng)延伸不經(jīng)濟(jì)地區(qū)的供電問題。如能引起政府的高度重視，可在較短的時間內(nèi)大面積無障礙解決無電村和無電戶問題。普通風(fēng)力發(fā)電機至少需要3米/秒的風(fēng)速才能啟動，3.5米/秒的風(fēng)速才能發(fā)電，一定程度上限制了離網(wǎng)型小型風(fēng)力發(fā)電在中國很多地區(qū)的運用。而由內(nèi)蒙古中科恒源能源科技開發(fā)的全永磁懸浮風(fēng)光互補供電系統(tǒng)由于使用微摩擦、起動力矩小的磁懸浮軸承，在1.5米/秒的微弱風(fēng)速下就能啟動，2.5米/秒的風(fēng)速就能發(fā)電，能效提高約20%，能廣泛應(yīng)用于全國80%的地區(qū)。2風(fēng)光互補的原理及結(jié)構(gòu)2.1風(fēng)光互補技術(shù)原

3、理簡介蓄電池作為我們通信行業(yè)對蓄電池很熟悉、不陌生，用于太陽能系統(tǒng)蓄電池不是普遍的電池，我們有專門對太陽能系統(tǒng)的要求和測試方法。風(fēng)能發(fā)電機有一個通用的標(biāo)準(zhǔn)，我們推薦使用另外一種風(fēng)機，也符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。它的特點是和先速和過栽均采用電磁制動，同是具備葉片變形失速功能，這個大量使用在我們的基站上，重量輕、故障小，輸出的電也比較穩(wěn)定。因為風(fēng)率的利用是非常不穩(wěn)定的。 2.2風(fēng)光互補系統(tǒng)發(fā)電結(jié)構(gòu) 風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)主要有風(fēng)力發(fā)電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負(fù)載等局部組成、該系統(tǒng)是集風(fēng)能、太陽能及蓄電池等多種能源發(fā)電技術(shù)及系統(tǒng)智能控制技術(shù)為一聽的復(fù)合可再生能源發(fā)電系統(tǒng) 1風(fēng)力發(fā)電局

4、部是利用風(fēng)力機將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能，他能夠過風(fēng)力發(fā)電機機械能轉(zhuǎn)化為電能，再通過控制器對蓄電池充電，經(jīng)過逆變器對負(fù)載供電； 2光伏發(fā)電局部利用太陽能電池板的光伏效應(yīng)將光能轉(zhuǎn)換為電能，然后對蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負(fù)載進(jìn)行供電： 3逆變器系統(tǒng)由幾臺逆變器組成，把蓄電池中的直流電變成標(biāo)準(zhǔn)的220V交流電，保證交流電負(fù)載設(shè)備正常使用。同時還具有自動穩(wěn)壓功能，可改善風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。 4控制器分根據(jù)日照強度、風(fēng)力大小負(fù)載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負(fù)載。另一方面把多余的電能送往蓄電池組存儲。5蓄電池局部由多塊蓄電池組成

5、，在系統(tǒng)中同時起到能量調(diào)節(jié)和平衡負(fù)載的兩大作用。它將風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來，以備供電缺乏時使用。3太陽能發(fā)電局部的介紹發(fā)電局部主要包括太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電機組成。如圖2-1所示。由于白天光照強時風(fēng)弱，夜間或陰天光弱時風(fēng)強，時間上的互補性使得風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在資源分布上具有很好的匹配性，為風(fēng)光互補電源系統(tǒng)建立提供了能源保障。太陽能電池組件，要求用高透光率低鐵鋼化玻璃，外加陽極化優(yōu)質(zhì)鋁合金邊框，具有效率高、壽命長、安裝方便、抗風(fēng)、抗冰雹能力等特性；風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生交流電在選型時要求風(fēng)力發(fā)電機是低速型風(fēng)機，具有發(fā)電效率高、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量穩(wěn)定、維護(hù)量低、在惡劣的天氣情

6、況下自動偏航保護(hù)等特性。3.1 現(xiàn)在的太陽板大多采用硅太陽能電池。其工作原理是：硅原子的外層 電子殼層中有4個電子。在太陽輻照時，會擺脫原子核的束縛而成為自由電子，并同時在原來位置留出一個空穴。電子帶負(fù)電；空穴帶正電。在純潔的硅晶體中，自由電子和空穴的數(shù)目是相等的。如果在硅晶體中攙入能夠俘獲電子的3價雜質(zhì)，如：硼，鋁，鎵或銦等，就成了空穴型半導(dǎo)體，簡稱p型半導(dǎo)體。如果在硅晶體中攙入能夠釋放電子的磷，砷，或銻等5價雜質(zhì)，就成了電子型半導(dǎo)體，簡稱n型半導(dǎo)體。假設(shè)將這兩種半導(dǎo)體結(jié)合在一起，由于電子和空穴的擴散，在交界面處便會形成p-n結(jié)，并在結(jié)的兩邊產(chǎn)生內(nèi)建電場，又稱勢壘電場。當(dāng)太陽光或其他光照射到

7、太陽電池上時，電池吸收光能，能量大于禁帶寬度的光子，穿過減反射膜進(jìn)入硅中，激發(fā)出光生電子孔穴對，并立即被內(nèi)建電場別離，光生電子被送進(jìn)n區(qū)，光生孔穴那么被推進(jìn)p區(qū)，這樣在內(nèi)建電場的作用下，光生電子-孔穴對被別離，在光電池兩端出現(xiàn)異號電荷的積累，即產(chǎn)生了“光生電壓，這就是“光生伏打效應(yīng)簡稱光伏。在內(nèi)建電場的兩側(cè)引出電極并接上負(fù)載，在負(fù)載中就有“光生電流流過，從而獲得功率輸出。3.2風(fēng)力發(fā)電機發(fā)電局部的介紹超低速風(fēng)力發(fā)電機為一由轉(zhuǎn)動盤、固定盤、風(fēng)輪葉片、固定輪、立竿、集電環(huán)盤、舵桿、尾舵和逆變器組成的系統(tǒng)。轉(zhuǎn)動盤和固定盤構(gòu)成該系統(tǒng)的發(fā)電機，逆變器包括50赫正弦波振蕩器、整形電路、低壓輸出電路和倒相推

8、挽電路。本系統(tǒng)中的發(fā)電機的優(yōu)點，一是具有超低速建壓特點，能在葉片轉(zhuǎn)速低于每分鐘100轉(zhuǎn)時正常發(fā)電，為弱風(fēng)地區(qū)風(fēng)力資源的開發(fā)利用提供了新途徑；二是結(jié)構(gòu)簡易，鐵芯無開槽，也無電樞繞組，易維修，使用壽命長。把風(fēng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L(fēng)能利用中最根本的一種方式。風(fēng)力發(fā)電機一般有風(fēng)輪、發(fā)電機包括裝置、調(diào)向器尾翼、塔架、限速平安機構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。風(fēng)力發(fā)電機的工作原理比較簡單，風(fēng)輪在風(fēng)力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風(fēng)的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪軸的機械能。發(fā)電機在風(fēng)輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。風(fēng)輪是集風(fēng)裝置，它的作用是把流動空氣具有的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L(fēng)輪旋轉(zhuǎn)的機械能。一般風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪由2個或3個葉片構(gòu)成。在風(fēng)力發(fā)電機中，已采用的發(fā)電機有

9、3種，即直流發(fā)電機、同步交流發(fā)電機和異步交流發(fā)電機。風(fēng)力發(fā)電機中調(diào)向器的功能是使風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪隨時都迎著風(fēng)向，從而能最大限度地獲取風(fēng)能。一般風(fēng)力發(fā)電機幾乎全部是利用尾翼來控制風(fēng)輪的迎風(fēng)方向的。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。限速平安機構(gòu)是用來保證風(fēng)力發(fā)電機運行平安的。限速平安機構(gòu)的設(shè)置可以使風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)輪的轉(zhuǎn)速在一定的風(fēng)速范圍內(nèi)保持根本不變。塔架是風(fēng)力發(fā)電機的支撐機構(gòu)，稍大的風(fēng)力發(fā)電機塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風(fēng)力機的輸出功率與風(fēng)速的大小有關(guān)。由于自然界的風(fēng)速是極不穩(wěn)定的，風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率也極不穩(wěn)定。風(fēng)力發(fā)電機發(fā)出的電能一般是不能直接用在電器上的，先要儲存起來。目前風(fēng)力發(fā)電機

10、用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。風(fēng)力發(fā)電的原理，是利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再透過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。依據(jù)目前的風(fēng)車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風(fēng)速度微風(fēng)的程度，便可以開始發(fā)電。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)效率很高，但它不是只由一個發(fā)電機頭組成的，而是一個有一定科技含量的小系統(tǒng)：風(fēng)力發(fā)電機充電器數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。每一局部都很重要，各局部功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。4 總結(jié)風(fēng)力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風(fēng)力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。風(fēng)力發(fā)電在芬蘭、丹麥等國家很流行；我國也在西部地區(qū)大力提