專利名稱：風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電系統(tǒng)，屬于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前在偏遠(yuǎn)地區(qū)向小型用電負(fù)荷供電時(shí)經(jīng)常會(huì)使用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)與蓄電池儲(chǔ)能結(jié)合的發(fā)電模式，然而現(xiàn)有技術(shù)在風(fēng)力和太陽(yáng)能資源都不好的月份出現(xiàn)缺電的情況，可靠性不高。小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)面臨的最大難題也是其可靠性問題，當(dāng)遇到大風(fēng)時(shí)極易造成風(fēng)力發(fā)電機(jī)的損壞，即大風(fēng)時(shí)的限速保護(hù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決上述技術(shù)問題的不足之處，利用風(fēng)輪與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率匹配特性實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大風(fēng)限速保護(hù)問題。利用風(fēng)輪與發(fā)電機(jī)的功率匹配特性實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的大風(fēng)限速保護(hù)，就是在風(fēng)機(jī)額定風(fēng)速的范圍內(nèi)，風(fēng)機(jī)風(fēng)輪在額定風(fēng)速的工作條件下工作，并達(dá)到額定輸出轉(zhuǎn)速時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輸出功率最大，風(fēng)能的利用系數(shù)也最大；當(dāng)風(fēng)速超過額定風(fēng)速，即超過風(fēng)機(jī)工作的最佳風(fēng)速時(shí)，風(fēng)輪失速，風(fēng)能利用系數(shù)下降，輸出功率降低，甚至?xí)p壞電機(jī)。風(fēng)輪在峰值點(diǎn)即在額定風(fēng)速的時(shí)候發(fā)電機(jī)的輸出功率最大，風(fēng)能利用系數(shù)也最大。 為了解決以上技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)輪的確定包括以下步驟 (1)、根據(jù)出現(xiàn)的頻率最大的有效風(fēng)速來選取風(fēng)力機(jī)和確定風(fēng)力機(jī)的總功率；
(2)、根據(jù)出現(xiàn)頻率最高的有效風(fēng)速，在有效風(fēng)速內(nèi)，選取最大Cp值對(duì)應(yīng)的風(fēng)力機(jī)； (3)、根據(jù)有效風(fēng)速范圍內(nèi)選取的較大的標(biāo)幺值來確定風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪。 發(fā)電機(jī)的大風(fēng)限速保護(hù)是利用了風(fēng)輪與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率匹配特性。 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大風(fēng)時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的保護(hù)，使整個(gè)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)更加安全、可靠。


圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組合示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組合示意圖，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽(yáng)能電池組件、風(fēng)光互
補(bǔ)控制器、蓄電池組、光源。當(dāng)風(fēng)輪超過額定轉(zhuǎn)速發(fā)動(dòng)機(jī)功率輸出發(fā)生變化時(shí)，通過脈寬調(diào)制和最大功率追蹤方式向風(fēng)機(jī)內(nèi)的電磁渦流緩速器自動(dòng)發(fā)出電磁信號(hào)，給緩速器的定子線圈通入直流電，在定子線圈會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在相鄰鐵芯、磁軛板、氣隙、轉(zhuǎn)子之間形成一個(gè)回路。此時(shí)，如果轉(zhuǎn)子和定子之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)就相當(dāng)于導(dǎo)體在切割磁力線，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，在導(dǎo)體內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，同時(shí)感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生另外一個(gè)感應(yīng)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)和已經(jīng)存在的磁場(chǎng)之間會(huì)有作用力，而作用力的方向永遠(yuǎn)是阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的方向。這個(gè)作用力就是緩速器制動(dòng)力矩的來源。這樣就限制了風(fēng)輪的快速轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到剎車的目的。
風(fēng)力發(fā)電機(jī)與風(fēng)輪的匹配，是根據(jù)當(dāng)?shù)氐某Ｄ曜罴扬L(fēng)速確定風(fēng)機(jī)的輸出功率，就是確定好額定功率是多少，因?yàn)轱L(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)只與風(fēng)力機(jī)的輪轂直徑、轉(zhuǎn)速、來流風(fēng)速有關(guān)。在相同的風(fēng)速下，若風(fēng)力機(jī)的輪轂直徑也相同，不同型號(hào)的風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)只與其轉(zhuǎn)速有關(guān)。當(dāng)確定了發(fā)電機(jī)后，在有效風(fēng)速范圍內(nèi)選取標(biāo)幺值較大的風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪， 具體確定方案如下 1. 1風(fēng)力機(jī)實(shí)際匹配容量確定 風(fēng)力機(jī)的實(shí)際輸出功率總是受著風(fēng)速和風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)的影響，確定一個(gè)
合適的風(fēng)力機(jī)的設(shè)計(jì)容量是進(jìn)行風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)容量匹配的基礎(chǔ)。
1. 1. l風(fēng)速的分布 —個(gè)地方風(fēng)速的分布情況直接影響到風(fēng)力機(jī)的小時(shí)輸出功率
0 (v<vc)
a2v2+62v + c2 (v^vSV2) PW(V):
(1)
"3v2 + 63v + c30
、v2《"v,
V 2 V, (1)公式中所有符號(hào)的定義，以代表年中出現(xiàn)的頻率最大的有效風(fēng)速來選取風(fēng)力機(jī)和確定風(fēng)力機(jī)的總功率，會(huì)使得離網(wǎng)型互補(bǔ)系統(tǒng)中風(fēng)力機(jī)的發(fā)電量部分比較穩(wěn)定、可靠。1.1. 2風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù) 小型風(fēng)力機(jī)的選擇不僅要根據(jù)該地一年的風(fēng)速分布的概率，而且要參考風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)。
、(2— 3) <formula>formula see original document page 4</formula>
)槳葉 —般小型風(fēng)力機(jī)多為固定槳距型，對(duì)于任意的尖速比A (A =-
<formula>formula see original document page 4</formula>
節(jié)距角e =0°下的風(fēng)能利用系數(shù)Cp相對(duì)最大。對(duì)于固定槳距型風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)，只與風(fēng)力機(jī)的輪轂直徑、轉(zhuǎn)速、來流風(fēng)速有關(guān)。
<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 4</formula>(3) 在相同的風(fēng)速下，若風(fēng)力機(jī)的輪轂直徑也相同，不同型號(hào)的風(fēng)力機(jī)的風(fēng)能利用系數(shù)只與其轉(zhuǎn)速有關(guān)。 當(dāng)風(fēng)力機(jī)在不同風(fēng)速下的轉(zhuǎn)速確定后，可以根據(jù)式(3)確定出各個(gè)Cp值，根據(jù)出現(xiàn)頻率最高的有效風(fēng)速，在有效風(fēng)速內(nèi)，選取最大Cp值對(duì)應(yīng)的風(fēng)力機(jī)即為最佳風(fēng)力機(jī)。
在這里我們可以使用標(biāo)幺值K來作為評(píng)價(jià)風(fēng)力機(jī)好壞的指標(biāo)，它表示不同風(fēng)力機(jī)在實(shí)際風(fēng)速下，功率爬升的快慢。
h,-^V^ (4) 式(4)中，P一Pr分別為實(shí)際輸出功率和額定功率；vw、Vr分別為實(shí)際風(fēng)速和額定風(fēng)
速；Cpw、 Cpr分別為實(shí)際風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能利用系數(shù)和額定風(fēng)速時(shí)的風(fēng)能利用系數(shù)。 1. 2光伏組件與蓄電池的容量的確定 選定某型號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)后，在確定與之匹配的太陽(yáng)能電池組合板的峰瓦數(shù)的方案為由于蓄電池也是組成對(duì)負(fù)載供電系統(tǒng)的一部分，蓄電池在系統(tǒng)發(fā)電量過剩時(shí)儲(chǔ)存不能被負(fù)載使用的多余電能，在系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí)，蓄電池可向負(fù)載提供電能。為充分保護(hù)蓄電池，延長(zhǎng)其使用壽命，使得所選太陽(yáng)電池的大小，使蓄電池放電剛未超出限定放電深度時(shí)，而系統(tǒng)盈余電量又最小，對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)電池峰瓦數(shù)，即為所求。
1. 3評(píng)價(jià)系統(tǒng)性能和成本的幾個(gè)參數(shù) 系統(tǒng)優(yōu)化配置后的結(jié)果用兩個(gè)指標(biāo)來衡量，fPV(互補(bǔ)系統(tǒng)中光伏組件的容量所占的比例，即光伏組件容量與系統(tǒng)總?cè)萘康谋嚷?，fe,(盈余電量比率，即系統(tǒng)一年中總的盈余電量與系統(tǒng)消耗電量的比率) 此外，還可以用光伏容量與負(fù)載的比率PLR ;蓄電池容量與負(fù)載的比率BLR等這兩個(gè)參數(shù)來檢驗(yàn)系統(tǒng)匹配的好壞。
權(quán)利要求
一種風(fēng)電互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)輪的確定包括以下步驟(1)、根據(jù)出現(xiàn)的頻率最大的有效風(fēng)速來選取風(fēng)力機(jī)和確定風(fēng)力機(jī)的總功率；(2)、根據(jù)出現(xiàn)頻率最高的有效風(fēng)速，在有效風(fēng)速內(nèi)，選取最大Cp值對(duì)應(yīng)的風(fēng)力機(jī)；(3)、根據(jù)有效風(fēng)速范圍內(nèi)選取的較大的標(biāo)幺值來確定風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)電互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于發(fā)電機(jī)的大風(fēng)限速保護(hù)是 利用風(fēng)輪與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率匹配特性來實(shí)現(xiàn)的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，目的是為了解決大風(fēng)時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)的限速保護(hù)問題，其技術(shù)方案是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)及其風(fēng)輪的確定包括以下步驟根據(jù)出現(xiàn)的頻率最大的有效風(fēng)速來選取風(fēng)力機(jī)和確定風(fēng)力機(jī)的總功率；根據(jù)出現(xiàn)頻率最高的有效風(fēng)速，在有效風(fēng)速內(nèi)，選取最大Cp值對(duì)應(yīng)的風(fēng)力機(jī)；根據(jù)有效風(fēng)速范圍內(nèi)選取的較大的標(biāo)幺值來確定風(fēng)力機(jī)風(fēng)輪，發(fā)電機(jī)的大風(fēng)限速保護(hù)是利用了風(fēng)輪與風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率匹配特性。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了大風(fēng)時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的保護(hù)，使整個(gè)風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)更加安全、可靠。
文檔編號(hào)F03D9/00GK101705914SQ20091022408
公開日2010年5月12日 申請(qǐng)日期2009年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月7日
發(fā)明者李群英 申請(qǐng)人:李群英