200W风光互补发电系统技术功能方案

200W风光互补发电系统技术功能方案2009年11月风光互补发电系统技术功能方案目录一系统简介.........................................................1二原理及组成.......................................................22.1风力发电组件................................................32.2太阳能组件..................................................42.3风光智能控制器..............................................42.4蓄电池部分..................................................42.5正弦波逆变器................................................42.6资源环境条件................................................5三系统设计.........................................................53.1设计总则....................................................53.2系统功率容量计算............................................63.3风力发电组件................................................73.4太阳能组件..................................................93.5风光智能控制器.............................................103.6蓄电池.....................................................113.7正弦波逆变器...............................................133.8系统防雷...................................................14四系统建设及施工..................................................154.1施工顺序...................................................154.2施工准备...................................................15五设备安装检验....................................................165.1风力发电组件...............................................165.2太阳电池组件...............................................165.3总体控制部分...............................................17六检查和调试......................................................176.1连接检查...................................................176.2试运行前检查...............................................18七系统性能试脸....................................................187.1试验目的...................................................187.2保护功能试验...............................................187.3显示功能试验...............................................197.4电能品质试验...............................................197.5试验报告编写...............................................20八风光互补发电系统配置............................................20风光互补发电系统技术功能方案1一系统简介风光互补发电系统通过把风能和太阳能转化为电能，利用蓄电池储能，直接输出直流电，或者通过正弦波逆变器，输出交流电。风光互补发电代表了绿色能源的发展方向，是21世纪最具吸引力的能源利用技术。太阳能是地球上一切能源的来源，风能是太阳能在地球表面的另外一种表现形式，由于地球表面的不同形态（如沙土地面、植被地面和水面）对太阳光照的吸热系数不同，在地球表面形成温差，地表空气的温度不同形成空气对流而产生风能。因此，太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性。白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而使风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。风能和太阳能在时间和季节上如此吻合的互补性，决定了风光互补结合后发电系统可靠性更高、更具有实用价值。因此，风光互补发电系统是综合利用风能、光能解决设备供电的最佳方式。太阳能作为传统的绿色能源已经广泛应用在我们的日常生活和生产中，而且，我国太阳能板等产品的生产技术水平已经达到世界先进水平，产品的免维护期已经超过10年。在灯塔、航标、基站上的应用非常广泛。风能不受太阳光线的影响，可以24小时根据风速的大小不断的产生电能。但是，风力资源虽然丰富，却经常遇到有台风或者飓风的破坏。一旦台风或者飓风来临传统的扇叶式风能发电机就难逃厄运，带来巨大的经济损失。建议风机采用垂直式、涡轮型造型，不受风速、风向的影响，其最大的抗风能力达到60米/秒，也就是17-18级台风。这样，在夏季太阳光线充足时，太阳能发电就起着重要的作用，在夜间、冬季等时候风能发电不仅可以弥补太阳能发电的不足，而且可以为设备提供稳定可靠的能源。与以往发电系统相比，风光互补发电系统具有以下优点：（1）利用清洁干净、可再生的自然能源发电，不耗用不可再生的、资源有限的含碳化石能源，使用中无温室气体和污染物排放，与生态环境和谐，符合经济社会可持续发展战略。风光互补发电系统技术功能方案2（2）比独立太阳能光伏发电系统的发电量增加35%一45%，大大增加绿色能源的利用比例。（3）风光互补发电设备与建筑物完美结合，既可发电又能作为装饰材料，使物质资源充分利用发挥多种功能，使建筑物科技含量提高、充分响应国家节能减排的政策。（4）分布式建设，就近就地分散发供电，既有利于增强供电稳定性，又可降低线路损耗。（5）风光互补发电系统是世界各发达国家在绿色能源应用领域竞相发展的热点和重点，是世界绿色能源发电的主流发展趋势，市场巨大，前景广阔。二原理及组成风光互补发电系统由风力发电机组和太阳电池组件共同构成的能够将风的动能和太阳的光能转换为电能的混合发电系统。风力发电机以自然风作为动力，风轮吸收风的能量，驱动风轮及风力发电机旋转，将风能转换为电能。太阳能发电利用光生伏打效应原理制成，将太阳辐射能量直接转换成电能。风光互补发电系统由下述部件组成：风力发电组件、太阳电池组件、风光互补控制器、蓄电池组、逆变器。蓄电池组风力发电组件风光互补控制器直流负载正弦波逆变器交流负载太阳电池组件系统结构图风光互补发电系统技术功能方案3现场安装示意图2.1风力发电组件风力发电机组的选择涉及要素有：当地的年平均风速，最低月平均风速，无有效风速期时间的长短和用电总功率需求，根据用电功率需求确定风力发电机组的功率。根据年内最低的月平均风速，选择风力发电机组额定风速值。在总功率需求较大时，可使用相同规格的2台或多台风力发电机组在直流输出端串联或并联使用。在多雷区或有特殊要求的使用环境，应采用有适当防雷措施的风力发电机组。风力发电机采用垂直轴方案设计，具有转速低、无噪声、安全性高、微风可发电、体积小、整机重量轻、无需调向对风装置、风电转换效率高、可承受60米/秒风速等特点和优势。发电机组多采用永磁直驱发电机，其整机结构简单，低速发电性能良好，可靠性高，安装维护方便。太阳电池组件风光互补控制器、蓄电池、逆变器安装箱风力发电组件风光互补发电系统技术功能方案42.2太阳能组件太阳能电池组件是将太阳光能直接转换为电能的发电装置，通过导线连接的太阳能电池被密封成的物理单元被称为太阳能电池组件，具有一定的防腐、防风、防雹、防雨的能力。当应用中需要较高的电压和电流而单个组件不能满足要求时，可把多个组件组成太阳能电池方阵，以获得所需要的电压和电流。太阳能电池组件功率的选择，峰值功率由系统日平均最低耗电电量、无有效风速时当地峰值日照小时数和系统损失因子来确定。系统的太阳电池组件的最小功率应能保证提供出系统日平均最低耗电电量。在多雷区或特殊环境中使用太阳电池方阵应有防雷措施。2.3风光智能控制器控制器必须具有风力发电充电电路和光伏充电电路。两充电通道要各自独立和有效隔离。控制器风电充电电路的最大功率要大于或等于风力发电机组额定输出功率的2倍。控制器光伏充电电路的最大功率应大于系统光伏功率的1.5倍。在多雷区或特殊环境中使用的控制器应有防雷措施。2.4蓄电池部分应当优先选用储能用铅酸蓄电池和其他适合风光互补发电使用的新型蓄电池。蓄电池组的串联电压必须与风光互补控制器的输出电压相匹配。蓄电池的容量是由日最低耗电量，设定的连续阴天的天数，最长无风期的天数和蓄电池的技术性能，如自放电率、充放电效率和放电深度等因素共同确定的。系统选用的蓄电池必须是经过有认证资格的检测机构按照相关国家或行业标准进行测试检验合格的蓄电池。当密封铅酸蓄电池在海拔2500m以上条件下使用时，必须使用能够适合于这样的条件下使用的型号。2.5正弦波逆变器逆变器是将直流电变换成交流电的设备。由于风光互补发电输出的是直流电，对于所带负载是交流性质的情况，逆变器是不可缺少的。逆变器按输出波形风光互补发电系统技术功能方案5可分为方波逆变器和正弦波逆变器，推荐使用正弦波逆变器。逆变器的输出功率应当由交流供电设备的类型、功率和使用的时间来计算和确定。逆变器的额定输出功率至少应当大于系统总功率的1.2倍。2.6资源环境条件风光互补发电系统安装的地区，当地年平均风速大于3.5m/s，同时年度太阳能辐射总量不小于500MJ/m2是风光互补发电系统推荐使用区。风光互补发电系统连续、可靠工作的条件：a)环境温度：-25℃—+45℃；b)空气相对湿度：不大于90％(25℃±5℃)；c)海拔高度不超过1000m。三系统设计3.1设计总则系统设计的目标是确定发电系统各部件的容量及运行控制策略，合理的设计方案能降低系统成本，增加系统运行的可靠性。太阳能与风能在时间和地域上有很强的互补性因此，风光互补能够降低系统的总成本。在风光互补发电系统的优化设计中，应该在获得安装点的气候数据和负载容量后，通过选择不同的系统部件组合方式确定系统容量，然后再选择在给定系统容量下的最优运行策略。3.1.1系统的电能品质设计当系统的直流电压在额定电压值的90%-120%范围内变化时，系统的交流输出频率应保持在50Hz±2.5Hz范围内，即频率稳定度为±5%。输出为额定功率，当系统的直流电压在额定值的90%-120%范围内变动时，系统交流输出电压变化范围应不超过额定值±10%。逆变器