【风光互补配制方案具体过程分析案例3400字】

风光互补配制方案具体过程分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u16809风光互补配制方案具体过程分析案例 1108951.1选址分析 1107481.2负荷分析 36461.3光伏系统设计 494461.1.1光伏组件选型及容量计算 4267521.1.2光伏控制器 5208451.4风力发电系统设计 581011.4.1风力机选型及容量计算 5280181.4.2风力机控制器 682841.5储能系统设计 786101.5.1蓄电池设计 7171421.5.2逆变器选型 71.1选址分析中国西部地区人口居住分散，因此用电量也处于较低水平，而西部地区有很好的风能与太阳能资源，因此我们可以将目光放到中国西北地区，如图1.1为中国太阳能风能大致分部情况。图1.1为中国太阳能风能分部通过参考资源分布图以及其他调研资料，发现最适合风光互补发电的地区，第一批处于宁夏以北、新疆以东、甘肃以北、青海以西和西藏以西等，而河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地次之。虽然东南沿海最适合风力发电，但台风的破坏性太大，有可能一次性将风光互补发电设备摧毁，因而不适合建设。根据以上资料分析，本文选取地址为甘肃玉门，玉门市位于甘肃北部，地处河西走廊西端，南接祁连山，北依马鬃山，地势南高北低。玉门市具有典型的资源型特点，地域较广，戈壁沙漠广布，由于深居内陆，大陆性气候特点非常明显，农业耕作区域的海拔在1100～2800m，年平均气温7.5℃;有效积温在2400～3298℃。据了解，玉门是全国太阳能资源一类地区，年日照时数为3300小时,全年日照辐射量为6400MJ/㎡；通过retscreen软件查询分析可知如图1.2，玉门每日的太阳辐射年平均数位4.68度/平方米/日，年平均风速为5.6米/秒。图1.2气象软件retscreen截图通过分析全年风资源与太阳能资源随季节性分布情况，如图1.3，发现玉门地区1、2、11、12月份光伏强度较弱，风资源情况较好，而在5、6、7、8月份风速较低，光伏资源丰富，从以上季节性资源情况分布来看该地区非常适合风光互补发电系统的应用，因此本文就对该地区的偏远农村用户展开了风光互补发电系统设计的研究。图1.3风资源与太阳能资源分析对于5kw风光互补发电系统来说，由于甘肃玉门地区的光伏资源非常丰富，因此光伏与风力发电分配比为8：2。也就是是光伏系统发电最少为4kw，风力发电量最少为1kw，然后对该系统进行分析。1.2负荷分析为了使该系统有具体的数据参考，在这里统计了甘肃玉门地区一般家庭使用的用电器配置及功耗，并对其进行了分析计算，如表1.1，以及在各月使用情况，见表1.2。表1.1家庭用电器功耗表（w）家用电器数量标称功率（w）节能灯520w电视机1100w电冰箱1120w电饭锅1300w电风扇240w洗衣机1230w微波炉1500w抽油烟机1185w电热壶1400w电脑1180w表1.2家用电器月日均使用时间（h）及日均总功耗（kwh）节能灯电视机电冰箱电饭锅电风扇洗衣机微波炉抽油烟机电热壶电脑日均耗电量一月768100.30.51154.544二月768100.30.51154.544三月669100.30.31154.464四月6612100.30.31154.824五月6612120.50.210.554.780六月5616140.50.210.555.320七月5616160.50.210.555.480八月5616150.50.210.555.400九月5612100.30.31154.724十月5610100.30.41154.534十一月668100.30.51154.444十二月768100.30.51154.544平均4.800分析普通家庭日均功耗约为4.8kwh，所以符合本文设计的5kw风光互补发电系统设计方案。1.3光伏系统设计1.1.1光伏组件选型及容量计算光伏材料电池根据其应用技术材料类别不同可以进行划分主要为新型单晶硅、多晶硅、薄膜材料电池及新型聚光材料电池等,现在分别是国内市场占有率最大的为前3种。表1.3各种材料光伏电池对比光伏电池类型转换效率使用寿命生产成本优点单晶硅电池12%-17%25年左右高发展成熟，效率高多晶硅电池10%-15%25年左右较高制造相对简便非晶硅电池8%-10%10年左右较低低光适应性较好通过表1.3对比分析，本设计采用多晶硅电池作为设计材料，其优点是使用寿命长，转换效率较高，且制造成本相对合理。对于甘肃玉门地区在11月至次年2月太阳的辐射强度最小，所以设计的光伏发电系统发电量必须要满足11月份和2月份系统的电能需求，则其余月的电能需求自然能够满足。根据以上所计算的用电需求，可计算出光伏阵列的容量为：5000Wh÷8×1.2=937.2W,取整1000W（安全系数取1.2）。组件日平均发电量=组件峰值工作电流电池组件的并联数=电池组件的串联数=由上式计算得组件日平均发电量=5.55×8=44.4Ah组件并联数组件串联数因此，光伏发电子系统光伏组件采用2串5并联接组成。1.1.2光伏控制器在太阳能光伏发电系统中,控制器可以通过控制太阳能光伏机组向蓄电池进行充电,同时也可以通过控制蓄电池向逆变器的负载进行供电。它主要有以下功能：(1)功率调节；(2)简单指示和通信功能；(3)光伏发电系统中的保护功能，如短路保护，反接保护。在控制器的选取中应注意它的额定工作电压应等于光伏板直流工作电压，所以选用额定工作电压为24V的控制器。1.4风力发电系统设计1.4.1风力机选型及容量计算因为本文应用的对象为甘肃玉门地区的农村用户，因此我们要考虑到要满足用户的经济需求，不仅要保证物美价廉还要安全可靠。选型依据，简单来说要满足两个条件：一是选取的风力发电机要适于当地的风能资源，二是要满足用户需求。表1.5双馈机组与永磁直驱机组特点机型和特性双馈型风力发电机组永磁直驱风力发电机组维护成本较高(齿轮故障较多)低系统价格中高系统效率较高高电控系统体积中较大变流及容量全功率的1/3全功率变流变流系统稳定性中高电机滑环半年换碳刷，两年换滑环无碳刷，滑环电机重量电机种类轻励磁重永磁，要考虑永磁退磁问题通过表1.5对比可知，永磁直驱发电效率更高，旋转部件少，故障率低，可靠性更高，运行及维护成本低，因此本设计可以采用永磁直驱风力发电机组。容量计算：按照用户一年总耗电量来选择风力机组的安装容量。根据系统所在地区风能资源情况，若初步选择额定功率为3kW，额定风速为8m/s的风力机，对于设计定型的风力机，其输出功率与风速的三次方成正比关系，则可以下式计算风机的平均输出功率。(3-4)当风速为5.6m/s时，风力机发出的平均功率为：Pw=(7/8)3×5kW=4.4kW当风速为9m/s时，风力机发出的平均功率为Pw=5.6kW风力机机组输出电能为Ew=∑Pwm×TmEd=Pw×7+Pw×2.5=44.8kWh风力机每年能发出的电能为E=44.8kWh×360=16128kWh>10800kwh(年总耗电量)1.4.2风力机控制器风力发电控制器是对风力发电机所发的电能进行调节和控制。在实际运行中，控制器应具有以下主要功能：(1))为了保证发动机安全地运行,在各种电气性能和机械特点的允许条件下正常工作;(2)为了减少风速的随机改变对于输出电能的影响,使得输出的电压更加稳定,减少了纹波;(3)合理地分配调度供电系统的负载电能,保证给予有负载电源供应的连续系统工作时的电能;(4)有效地进行保护过充蓄电池,防止其电量过充及过度释放,提供一个足够的连续充电电池容量以便能够进行迅速的连续充电。在控制器的选取中应注意它的额定工作电压应等于风力机直流工作电压，所以选用额定工作电压为24V的控制器。1.5储能系统设计1.5.1蓄电池设计蓄电池容量计算：蓄电池容量=在上式中，负载的日耗电量可根据3-2部分数据进行计算，要求蓄电池能够支持三天的照明，因此天数选择为3天，系统的直流电压为24V，逆变器效率为0.8，铅酸蓄电池的放电深度为0.7。经计算得蓄电池容量为P计算得蓄电池的容量为1071.43Ah。选择铅酸蓄电池，根据系统直流电压要求，综合考虑单体蓄电池的重量、维修便利性等因素，最终选取规格12V150Ah的铅酸蓄电池。蓄电池组标称电压24V，已知选择单体标准为12V150Ah的铅酸蓄电池，蓄电池的串并联数可根据下式计算：串联数=并联数=计算得出：蓄电池串联数为24÷12=2块蓄电池并联数为1071÷150=7.14≈8块因此蓄电池采用2串8并的形式。1.5.2逆变器选型逆变器是一种用来调动电能的元件,其主要有自动运、停机和MPPT功能。它主要能够把一个直流电快速转化转变为一个交流电,内部主要结构有一个升电降压整流回路和一个可逆不相变的交流桥式升压回路两个大部分结构组成。升压整流回路将光伏发电组件升压产生的直流光伏电压通过桥式升压整流回路逆变得到经由逆变器前端输入的直流光伏电压;而逆变桥式升压回路工作就是将直流升压后的直流