风光互补发电系统的研究

网络高等教育本科生毕业论文（设计）题目：风光互补发电系统的研究学习中心：安徽宿州奥鹏学习中心层次：专科起点本科专业：电气工程年级：2013年秋季学号：131180403873学生：指导教师：王彥完成日期：2014年7月3日完整论文加QQ:1479352057I内容摘要风光互补发电系统近几年引起了许多专家学者的关注，也取得了一定的成果，并已经推广了日常生活中来。风光互补照明供电系统，充分利用清洁能源，实现零耗电、零排放、零污染，产品广泛应用于道路、景观、小区照明及监控、通讯基站、船舶等领域。本文通过对风光互补发电系统的现状分析，从其技术原理入手，将重点放在了风光互补的发电部分，主要通过对风光互补发电原理及电路分析，为风光互补发电系统提供了一个很好的基础。并通过对风光互补系统的逐步分析，对风光互补发电系统做了一个整体研究，通过研究得出，作为两种新型能源的充分利用系统，风光互补发电系统更加适合现在生活需要。关键词：风光互补发电系统；太阳能电池板；太阳能发电原理；风光系统完整论文加QQ:1479352057II目录内容摘要...........................................................................................................................I1绪论............................................................................................................................11.1课题的背景及意义........................................................................................11.2风光互补发电的提出及发展现状................................................................11.2.1风能、太阳能的特点........................................................................11.2.2风光互补发电的应用现状................................................................11.3本文的主要内容............................................................................................22风光互补发电系统的运行结构................................................................................42.1风光互补发电系统........................................................................................42.2风力发电机组..................................................................................................42.3光伏阵列........................................................................................................52.4蓄电池............................................................................................................53风光互补发电控制系统的研发................................................................................63.1风光互补发电系统运行控制分析................................................................63.2控制系统的总体方案....................................................................................63.3控制系统的开发............................................................................................74结论与建议................................................................................................................7参考文献...........................................................................................错误!未定义书签。附录.............................................................................................错误!未定义书签。完整论文加QQ:147935205711绪论1.1课题的背景及意义可再生能源的综合利用对我国社会经济的可持续发展和环境保护起着重要的作用。在当前可利用的几种可再生能源中，太阳能和风能是利用比较广泛的两种。太阳能和风能在资源条件和技术应用上都有很好的互补特性，在电能作为能量主要能量消耗形式的当今社会，综合考虑太阳能和风能在多方面的互补特性而建立起来的风光互补发电系统是一种经济合理的供电方式。该供电方式在解决边远地区的能源供应问题中发挥着积极的作用。关于风光互补发电的推广应用，系统的优化设计和运行控制是两个研究重点，前者是根据系统应用地点的资源条件和负载特性对系统各个部件进行合理的选型以达到最小投资配置；后者则是通过对系统的动态运行分析，提出切实可行的运行控制策略，而后采取相应的技术手段实现系统可靠、高效地运行，减少系统的运行维护，也是体现系统设计初衷的有力保障。1.2风光互补发电的提出及发展现状1.2.1风能、太阳能的特点在当前可利用的几种可再生能源中，风能和太阳能是目前利用比较广泛的两种。同其它能源相比，风能和太阳能有着其自身的优点:一、取之不尽、用之不竭二、就地可取无需运输三、无环境污染风能、太阳能虽然存在上述优点，但也存在着一些弊端:一、能量密度低二、能量稳定性差1.2.2风光互补发电的应用现状风光互补发电系统的研究一方面集中在系统的计算机仿真和优化设计目前，国外进行这方面研究的大学有ColoradoStateUniversity，UniversityofMassachusetts等。其中ColoradoStateUniversity和NationalRenewableEnergyLaboratory(美国可再生能源研究室)合作开发了hybrid2应用软件。该软件功能强大，能对一个风光互补发电系统进行精确的模拟运行，根据输入的发电完整论文加QQ:14793520572系统的结构、负载特性以及安装地点风力、日照强度数据获得8760小时的运行结果。但它只是一个功能强大的仿真程序，并不具备优化设计功能。而在国内，香港理工大学同中科院广州能源所及中科院半导体研究所合作提出了了一整套利用以CAD进行风光互补发电系统优化设计的方法。该方法采用了更精确地表征组件特性及评估实际获得的风光资源的数学模型，精确确定系统每小时的运行状态。采用比较寻优的方法找出以最小设备投资成本满足用户用电要求的系统配置。风光互补发电系统另一方面的研究主要是利用飞速发展的电力电子技术和微计算机控制技术提高系统的供电高效性和运行稳定性。通过电力电子技术来实现风力发电和光伏发电的最大输出功率追踪捕捉以及负载端的交流/直流逆变输出。在这方面的技术创新层出不穷。华南理工大学研究设计了新型无刷双馈发电机，并通过权值调节方式实现太阳能逆变器最优功率传输通过微计算机控制技术来实现对系统的控制与保护，保证系统在无人职守的情况下能稳定可靠地运行。这方面的研究多见于西北部偏远山区农牧民供电系统以及海岛居民生活用电系统。西藏K4w风光互补电站示范工程的完成、内蒙古户用风光互补系统的推广以及山东省某海岛30WK风光互补发电系统的成功运行都能体现出微计算机控制技术对风光互补发电系统控制带来的优越性。这方面的研究也是本文的重点。风光互补发电系统的应用，就目前来看，如前所述，多作为独立的供电系统，用于远离电网的地区。如部队的边防哨所、邮电通讯的中继站、公路和铁路的信号站、地质勘探和野外考察的工作站、偏远山区及海岛。风光互补并网发电还不多见，但目前我国在广东省南澳县投资兴建大型的风光互补并网发电项目，同时承担一定的技术课题研发工作。1.3本文的主要内容论文本着风能、太阳能综合利用的思想，从风光互补发电的目标入手，以典型的风光互补发电系统的结构为对象认真分析系统在整个运行过程中的能量生产、转换、储备和消费环节的工作状态，对系统的运行控制方式及方法进行剖析，归纳总结出切实可行的控制策略。最后，通过系统地分析和比较研究，结合微计算机控制技术开发研制了为风光互补发电提供可靠运行保障的控制系统，最后对未来风光互补发电系统的发展作了展望。本文研究的是风光互补发电系统可以根据用户的用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证发电系统的供电可靠性，又可降低发电系统的完整论文加QQ:14793520573造价，是一种经济合理的供电方式。全文共分为____章，各章内容简介如下：第一章绪论，简述课题的背景和意义、论题的国内外发展现状，介绍论文的主要内容；第二章__________________；第三章__________________；……本文最后对全文进行总结，并指出了研究课题的未来发展方向。完整论文加QQ:147935205742风光互补发电系统的运行结构2.1风光互补发电系统风光互补发电系统的典型结构如下图所示。整个系统由能量产生环节、能量存储环节、能量消费三个环节三部分组成。能量的产生环节又分为风力发电和光伏发电部分了，分别将风力、日照资源转化为高品位的电力能源；能量的存储环节由蓄电池来承担，如前文所述，引入蓄电池的主要作用就是为了尽量消除由于天气等原因引起能量供应和需求的不平衡，在整个系统中起到能量调节和平衡负载的作用；能量消耗环节就是各种用电负载，可分为直流负载和交流负载两类，交流负载连入电路时需要逆变器。另外，为了增强系统供电的不间断性，可以考虑引入后备柴油机，后备柴油机的选配很大程度上还是根据当地的风力、日照资源条件确定的。图1风光互补发电系统结构2.2风力发电机组风力发电机组是风光互补发电系统中风能的吸收和转化设备。从能量转换角度来看，风力发电机组由两大部分组成，其一是风力机，它的功能是将风能转换为机械能；其二是发电机，它的功能是将机械能转换成电能。2.2.1风力机类型作为风能接收装置的风力机，自古以来就有多种形式，特别是在近代得到了很大的发展。其分类方法有两种：（1）以接受风能的形式可以分为升为式和阻力式；完整论文加QQ:14793520575（2）以风轮回转轴的方向，可以分为竖直轴式和水平轴式。2.2.2风力机工作特性风力机起动时，需要一定的力距来克服其内部的摩擦力，这一力距称作风力机的起动力矩。起动力距与风力机本身传动机构的摩擦阻力有关，因此风力机