新能源發(fā)電大工離線作業(yè)

1、攵在大，學網(wǎng)絡教育學院新能源發(fā)電課程設計題 目：風光互補發(fā)電技術(shù)學習中心：甘肅農(nóng)墾河西奧鵬學習中心層 次： 專升本專 業(yè)：電氣工程及其自動化年 級：2014年 春季學 號: 141462309545學 生：李建東輔導教師：康永紅完成日期： 2016 年3月8日1風光互補的發(fā)展史上的必要性風光互補，簡而言之就是利用太陽能電池方陣、風力發(fā)電機（交一交）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)榻涣麟姡ㄟ^ 線路來送到負載處。起初的風光互補發(fā)電系統(tǒng)，就是將風力機和光伏組件進行簡單的組合，由于缺乏詳細 的數(shù)學計算模式，同時系統(tǒng)只用于保證率低的用戶，導致使用壽命不長

2、。經(jīng)歷了多年的努力后，一種叫風光互補供電系統(tǒng)的新技術(shù)已逐漸被越來越多的人認可 和應用，可解決長期以來被稱之為電網(wǎng)延伸不經(jīng)濟地區(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。普通風力發(fā)電機至少需要3 米/ 秒的風速才能啟動， 3.5 米/秒的風速才能發(fā)電，一定程度上限制了離網(wǎng)型小型風力發(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有限公司開發(fā)的全永磁懸浮風光互補供電系統(tǒng)由于使用微摩擦、 起動力矩小的磁懸浮軸承，在 1.5 米/秒的微弱風速下就能啟動， 2.5 米/ 秒的風速就能發(fā)電，能效提高約20%，能廣泛應用于全國80%的地區(qū)。2 風光互補的原理

3、及結(jié)構(gòu)風光互補技術(shù)原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。風能發(fā)電機有一個通用的標準，我們推薦使用另外一種風機， 也符合國家的標準。 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。因為風率的利用是非常不穩(wěn)定的。風光互補系統(tǒng)發(fā)電結(jié)構(gòu)風光互補發(fā)電系統(tǒng)主要有風力發(fā)電機組、太陽能光伏電池組、控制器、蓄電池、逆變器、交流直流負載等部分組成、該系統(tǒng)是集風能、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)為一聽的復合可再生能源發(fā)電系統(tǒng)

4、風力發(fā)電部分是利用風力機將風能轉(zhuǎn)換為機械能， 他能夠過風力發(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)過逆變器對負載供電；光伏發(fā)電部分利用太陽能電池板的光伏效應將光能轉(zhuǎn)換為電能， 然后對蓄電池充電，通過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電對負載進行供電：（ 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準的 220V 交流電， 保證交流電負載設備正常使用。同時還具有自動穩(wěn)壓功能，可改善風光互補發(fā)電系統(tǒng)的供 電質(zhì)量。（ 4）控制器分根據(jù)日照強度、風力大小負載的變化，不斷對蓄電池組的工作狀態(tài)進行切換和調(diào)節(jié)：一方面把調(diào)整后的電能直接送往直流或交流負載。另一方面把多余的電能送 往蓄電池組存儲。

5、（ 5） 蓄電池部分由多塊蓄電池組成， 在系統(tǒng)中同時起到能量調(diào)節(jié)和平衡負載的兩大作用。它將風力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出的電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，以備供電不足時使用。3 太陽能發(fā)電部分的介紹發(fā)電部分主要包括太陽能電池板和風力發(fā)電機組成。如圖 2-1 所示。由于白天光照強時風弱，夜間或陰天光弱時風強，時間上的互補性使得風光互補發(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、抗冰雹能力等特性；風力發(fā)電機產(chǎn)生交流電在選型時要求風力發(fā)電機是低速型風機，具有發(fā)電效率高、

6、結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量穩(wěn)定、維護量低、在惡劣的天氣情況下自動偏航保護等特性。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。電子帶負電；空穴帶正電。在純凈的硅晶體中，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價雜質(zhì)，如：硼，鋁，鎵或銦等，就成了空穴型半導體，簡稱p 型半導體。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)，就成了電子型半導體，簡稱n 型半導體。若將這兩種半導體結(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

7、電場，又稱勢壘電場。當太陽光（或其他光）照射到太陽電池上時，電池吸收光能，能量大于禁帶寬度的光子，穿過減反射膜進入硅中，激發(fā)出光生電子-孔穴對，并立即被內(nèi)建電場分離，光生電子被送進 n 區(qū)，光生孔穴則被推進 p 區(qū)，這樣在內(nèi)建電場的作用下，光生電子- 孔穴對被分離，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”。在內(nèi)建電場的兩側(cè)引出電極并接上負載，在負載中就有“光生電流”流過，從而獲得功率輸出。風力發(fā)電機發(fā)電部分的介紹超低速風力發(fā)電機為一由轉(zhuǎn)動盤、固定盤、風輪葉片、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

8、50 赫正弦波振蕩器、整形電路、低壓輸出電路和倒相推挽電路。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，為弱風地區(qū)風力資源的開發(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。把風能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁秋L能利用中最基本的一種方式。風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機（包括裝置） 、調(diào)向器（尾翼） 、塔架、限速安全機構(gòu)和儲能裝置等構(gòu)件組成。風力發(fā)電機的工作原理比較簡單，風輪在風力的作用下旋轉(zhuǎn)，它把風的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L輪軸的機械能。發(fā)電機在風輪軸的帶動下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。風輪是集風裝置，它的作用是把流動空氣具有的動能轉(zhuǎn)變?yōu)轱L輪旋轉(zhuǎn)的機械能。一般風

9、力發(fā)電機的風輪由 2 個或 3 個葉片構(gòu)成。在風力發(fā)電機中，已采用的發(fā)電機有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。風力發(fā)電機中調(diào)向器的功能是使風力發(fā)電機的風輪隨時都迎著風向，從而能最大限度地獲取風能。一般風力發(fā)電機幾乎全部是利用尾翼來控制風輪的迎風方向的。尾翼的材料通常采用鍍鋅薄鋼板。限速安全機構(gòu)是用來保證風力發(fā)電機運行安全的。限速安全機構(gòu)的設置可以使風力發(fā)電機風輪的轉(zhuǎn)速在一定的風速范圍內(nèi)保持基本不變。塔架是風力發(fā)電機的支撐機構(gòu)，稍大的風力發(fā)電機塔架一般采用由角鋼或圓鋼組成的桁架結(jié)構(gòu)。風力機的輸出功率與風速的大小有關。由于自然界的風速是極不穩(wěn)定的，風力發(fā)電機的輸出功率也極不穩(wěn)定

10、。風力發(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。目前風力發(fā)電機用的蓄電池多為鉛酸蓄電池。風力發(fā)電的原理，是利用風力帶動風車葉片旋轉(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)目前的風車技術(shù)，大約是每秒三公尺的微風速度（微風的程度） ，便可以開始發(fā)電小型風力發(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)：風力發(fā)電機+充電器+數(shù)字逆變器。風力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、 葉片組成。每一部分都很重要，各部分功能為：葉片用來接受風力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能； 尾翼使葉片始終對著來風的方向從而獲得最大的風能；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)風力發(fā)電正在世界上形成一股熱潮，為風力發(fā)電沒有燃料問題，也不會產(chǎn)生輻射或空氣污染。風力發(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