2014年项目总结报告
项目名称：风光互补发电系统______
团队成员:
______ 指导老师: __
2014 年月日
目录
1.概述 (3)
1.1设计背景 (3)
1.2设计意义 (3)
2．需求分析 (4)
2.1基本功能 (4)
2.2拓展功能 (4)
3.方案论证 (5)
3.1系统构成 (5)
3.2控制中心设计方案论证 (6)
3.2.2制作方案 (6)
3.3太阳能电池板的选型及架设 (7)
3.4风机的选型及安装 (8)
3.5蓄电池的选型 (11)
3.6显示模块的选型 (11)
4.系统的设计及实现 (12)
4.1控制柜的机械结构设计 (12)
4.2控制面板的设计 (13)
5.实验结果及分析 (14)
5.1调试过程 (14)
5.2 调试结果 (15)
6.参考文献 (17)
1.概述
1.1设计背景
基于社会的需要，学校首次组织了一个以强电与弱电并重、硬件与软件兼备、网络与信息相融、装置与系统结合为特色的工程实践班，这是学校一种新的教学模式的尝试，目的是为了培养德智体全面发展，具有较扎实的自然科学与工程技术基础及一定的人文社会科学背景知识，能从事自动化领域各类装置与系统的分析、设计、运行、研发和企业管理工作的高级工程技术人才。在工程实践班的计划安排下，暑期本小组在老师的带领下一同合作完成了一个小功率家用风光互补发电系统。小组能在实践中发现问题，运用所学的知识解决问题，在实践中积累工程经验。
1.2设计意义
武汉市属亚热带湿风气候，日照充足，温度较高，素有“三大火炉”之称。年日照总时数1810小时-2100小时。一年之中多数为晴天，适合太阳能发电技术的推广。下雨天一般也伴随着狂风现象。由于武汉的工业和经济发达，人口众多，空气质量较差。据了解，2012年武汉全社会用电量403.26亿千瓦时用电量巨大，预测显示，武汉市全社会用电量2015年将达到570亿千瓦时。由于用电量巨大，武汉郊区市民居住会时常出现断电现象，影响人们的日常生活。总的来说，使用太阳能风能等绿色能源，减少化石原料的使用对于改善环境和方便人们日常生活用电具有重要的意义。
2．需求分析
2.1基本功能
1.实现太阳能和风能互补发电。通过控制器稳定风光互补发的电，并将其储存在铅蓄电池中。
2.通过逆变器将蓄电池放出的电逆变程220V交流电。
3.通过稳压模块将其变成5VUSB输出。可以供手机充电等。
4.通过采样显示模块将太阳能发电直流电压电流显示出来。
5.通过采样显示模块将负载输出交流电压电流显示出来。
6.总的输出功率可以达到200W左右。可以供小型家用电器使用，例如灯泡、电风扇等。
2.2拓展功能
1.电压电流上位机采集显示。通过上位机系统将太阳能电池板和风机采集到的电压电流等参数反馈到pc机上，以便对系统的监控。
2. 太阳能自动跟踪交流云台控制系统。通过控制器可以使云台方向自动跟踪太阳。
3.方案论证
3.1系统构成
风光互补发电系统结构如图1所示，该系统由发电部分，逆变部分，蓄电部分，充电控制器及直流中心部分以及显示部分组成。以下是各个部分的构成及功能。
发电部分：由1台风力发电机和1块太阳能电池板矩阵组成，完成风－电；光－电的转换，并且通过充电控制器与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。
逆变部分：由一台逆变器组成，可把蓄电池中的直流电能变换成标准的220V交流电能，供给各种用电器。
蓄电部分：由铅蓄电池组成，完成系统的全部电能储备任务。
充电控制器及直流中心部分：由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜等组成，完成系统各部分的连接、组合以及对于蓄电池充电的自动控制。
显示部分：由采样电路、开关以及显示屏组成，可用来显示太阳能电池产生的电压电流、显示系统输出的功率。
图1 系统结构图
3.2控制中心设计方案论证 3.2.1外形的设计方案论证
控制中心是整个系统的核心部分，其设计方案尤为重要，便捷与成本是控制中心设计的重要考虑因素。以下三种控制中心设计方案。 方案一：拉杆行李箱式 方案二：普通控制柜 方案三：万向轮控制柜
方案二采用普通控制柜成本较低，但过于普通，不便于移动，因而放弃方案二；方案三与方案一比较，拉杆行李箱式更轻巧方便，但考虑到成本以及机械设计等客观因素，首选方案三。
3.2.2制作方案
确定控制中心的外形，解决了控制中心便捷的要求；其制作方案必须考虑成本这个客观条件，通过市场调研，最终确定了制作方案，调研结果如表一所示。
表一 市场调研结果
考虑
到成本的同时，制作周期
也是一个重要的指
标，铁柜虽然便宜，但制
作周期较长且材质不合适，综合售后
服务
等因素，最终确定就近本地制作控制柜。
调研公司
调研方式 制作材质
成本总计 制作周期 正麦电气 网络调研 铁柜喷塑
800左右 20 景天电气 网络调研 不锈钢柜 1200左右 18 微图电子 本地调研 钢材 1200左右
15
3.3太阳能电池板的选型及架设
3.3.1太阳能电池板的选型
太阳能电池板的作用是将太阳的光能转化为电能后，输入直流电存入蓄电池中。太阳能电池板是风光发电系统中重要的部件之一，其转换率和使用寿命是决定电池是否具有使用价值的重要因素。
表二太阳能的电池板资料
序号太阳能板类型转换效率备注
1 单晶硅18% 目前光电转换效
率最高，成本高
2 多晶硅17% 目前光电转换效
率较高，成本较
高
3 非晶硅8.6% 目前光电转换效
率最低，成本较
高
如表二所示，单晶硅以及多晶硅的转换效率远大于非晶硅，保证太阳能电池板的发电功率充足必须放弃非晶硅。单晶硅电池和多晶硅电池的寿命和稳定性都很好，单晶硅电池的转换效率比多晶硅低，而且单晶硅的成本比多晶硅低，所以单晶硅更符合要求。
3.3.2太阳能电池板的架设
太阳能的架设为了固定太阳能电池板，其稳定性、外观以及成本是考虑方案可行性的重要因素，有如下两种方案。
一、利用三角架；
二、工业型材组装支架。
两种方案的稳定性都较好，但三角架较为普通，不易移动；工业型材造型美观，价格便宜，方便移动，更为了后期拓展传感器方便，最终选定了工业型材作为组装支架。
通过资料的查找，结合实际的需要以及成本的预算，最终我们选定APS-8-4040 ，40*40 ， 8mm槽宽的工业铝型材系列。这款4040的型材适用于应力及强度较大的框架组合结构，它的外型采用圆角过渡，表面经过阳极氧化处理，高雅美观并抗腐蚀，它通常采用M8X20高强度专用螺栓加弹性扣件的内部连接方式，坚固而又可靠，是工业框架应用最广泛的型材之一。满足我们的需求，所以我们最终决定以工业铝型材4040来搭建一个电池板的支撑架。如图3所示：
图2 工业型材的技术参数
3.4风机的选型及安装
3.4.1风机的选型
风机是系统的重要组成部分之一，由于地理位置的限定，全年风力平均较小，启动风速必须小；根据基本功率要求选定合适额定功率的风机；风能利用率、体积大小，外型、运行振动等都是选型参考因素。风机技术参数如表三所示。
表三风机发电机的技术参数
风力发电机技术参数
NE-100S NE-200S NE-300S NE-400S 型号
参数名称
额定功率100W 200W 300W 400W
最大功率130W 220W 320W 410W
启动风速 2.0m/s 2.0m/s 2.0m/s 2.0m/s
额定风速10m/s 11.5m/s 12.5m/s 13m/s
安全风速45m/s 45m/s 40m/S 35m/S
风轮直径 1.2m 1.3m 1.3m 1.4m
叶片数量3/5
叶片材料尼龙纤维/碳纤维
发电机三相交流永磁同步发电机
控制系统电磁/风轮偏侧
该款风机风轮叶片采用新工艺经精密注射成型，配以优化的气动外设计和结构设计，风能利用系数高，发电机采用专利技术的永磁转子交流发电机，配以特殊的定子设计，有效地降低发电机的阻转矩，同时使风轮与发电机具有更为良好的匹配特性，机组运行的可靠性较高，完全符合要求。
3.4.2风机的安装
风机需要风来驱动扇叶转动产生电能，风机的架设地点必须选在风源良好的高处；考虑到避雷防护措施，确定支架高度。接着如图 3 组装风机，考虑支杆的固定方法。
方案一：是在房梁打定位孔，用拉锁固定支杆；
方案二：是用水泥砌一个水泥墩子固定；
打定位孔干净美观，但由于使用工具的限制，打定位孔的工作只能由专业人士来完成，而水泥墩子可以由制作较简单，考虑到成本问题，所以最终我们采用第二种方案。
方案的实施过程中，通过查找资料，我们确定了水泥墩子的高度，水泥的用量以及砂浆的配比等问题。
风轮机分解图
风轮机体、风轮机法兰座、钢管支架（塔架）、风轮机轴、风轮轂、
风轮片、抗松螺母、整流罩、螺栓、平垫圈、弹性垫圈、
螺帽、不锈钢螺钉、抗松螺帽
图 3 风机的分解图
3.5蓄电池的选型
蓄电池的使用寿命、成本、电气特性等是选型应该考虑的重要因素，市面上蓄电池的种类较多，其中铅酸蓄电池、铅晶蓄电池符合要求。铅晶电池使用寿命较长且环保，然而铅晶电池的价格昂贵且市场小，不易购买。铅酸蓄电池成本低廉，输出电压稳定，寿命较长，型号齐全，美观大方。所以选定铅酸蓄电池作为储能元件。
3.6显示模块的选型
直流显示模块为了显示太阳能电池板的产生的电压与电流，电压在20以下，电流也较小，大约1A左右。经过讨论，结合成本，最终选定了创鑫电子仪表公司的一款YB27VA型的双色电表。
交流显示模块显示系统输出的220V交流以及输出电流，电流较小，最小分辨要求较高，选定创鑫电子仪表公司的YB4835型的分体式电表。
显示电表的参数如表四所示：
表四电表技术参数
参数
测试电流测试电压供电电压测量速度电表
直流电表DC0-10.0A DC0-100V DC3.5-30V 约每秒2次
交流电表AC0-50.0A AC100-300V 不需供电约每秒2次
4.系统的设计及实现
4.1控制柜的机械结构设计
设计控制柜，最先考虑的是设计控制柜的外形、尺寸。如何设计更符合人们的感官，更符合人体学设计。以下是我们最开始的三种方案的正视图，毋庸置疑，这三种方案都可以满足基本要求。但考虑到美观和控制界面的设计，我们选择了第一种。第一种最上面斜面方便安装人机接口，而平面方便附上一些LOGO标志。
图（a）图（b）图（c）
4.2控制面板的设计
在箱体的外形设计完成后，需要考虑控制面板的组成和显示控制哪些数据。首先考虑的是对输入量的检测，使用一块显示屏采集风机和太阳能电池板的发电状况，以便于记录数据。接着因为设计整个系统的目的是用于家庭用电，系统是小型的风光互补系统，所以决定使用日常家庭里的方形的插座。在接下来的讨论中，认识到现在人们大量使用移动产品，绝大多数移动产品是5V 输入，于是就在插座上面加了两个USB 接口，以方便移动产品的充电。由于需要对输出负载功率进行监控和计算，在控制面板上添加了输出电压电流检测单元。考虑到显示屏的电能消耗，于是添加了两个控制显示屏通断电的开关，综上所述便设计了如下图4的控制面板图。
图4 控制面板图
LOGO
显示屏
指示灯 开关
方形插座
5.实验结果及分析
5.1调试过程
作品的实验器件主要包括：小型风能发电机、太阳能电池组件、控制柜和相关控制器件。实验室制作的风光互补发电系统各个部分如图5、图6、图7：
图6 太阳能电池组件
图7 控制柜和相关控制器件
在调试的过程中采取的是分模块调试的，首先检测各个模块的功能能否实现，然后检测组装后的系统能否达到预定指标数据。风机购买组装好后，采取人为的转动风机的形式，初步用示波器去测量是否能产生电能。太阳能电池板是单独在有太阳光的情况下检测的。当风机和太阳能都检测调试成功后就将其与控制器连接，接着用示波器测量控制器的输出数据。再将蓄电池输出部分连接到逆变器，用示波器测量逆变器输出的电压，检测其能否输出220V的交流电压。以上部分都调试成功后，说明它各模块都是正常的，整体功能就能实现。
当线接线完成后，太阳能的采集模块只能显示电压，而不能显示电流。并且电压的读数也与理论上的不一样。通过检测初步断定是线路连接错误，在学长的协助下找到并解决了问题，达到了理想效果。
5.2 调试结果
太阳能电池板的功率较小，采集模块的精度有限，在雨天无法采集到精确数据。所以仅仅采集了阴天和晴天的数据。而风机只能在有风的天气才能采集
到数据。分别如表五所示。
表五太阳能发电采集
日期2014/11/7 天气阴有无风微风
时间8:00 10:00 12:00 15:00
电流0.1A 0.2A 0.6A 0.4A
电压13V 14V 16V 14.8V
日期2014/10/30 天气多云转晴有无风无
时间8:00 10:00 12:00 15:00
电流0.3A 0.5A 0.9A 0.6A
电压13.2V 14.3V 16.2V 15V
日期2014/10/27 天气晴有无风无
时间8:00 10:00 12:00 15:00
电流0.3A 0.6A 1.6A 0.8A
电压13.3V 14.5V 16.4V 15.2V
由上述表格可以看出随天气的不同、时间的不同，太阳能电池板所能采集的最大电压为16V,最小电压为13V，而采集的电流最小为0.1A，最大为1.6A。通过对太阳能电池板功率的估算，在阳光充足照射8小时的晴天，该电池板能产生大约0.2KW/h的电能。
参考文献
[1]崔啸鸣, 王生铁. 小型风光互补发电系统集成控制[D]. 内蒙古工业大
学,2009,5.
[2]姚传安, 余泳昌. 小型风光互补发电系统控制和能量预测技术研究[D]. 河南
农业大学,2013,4.
[3]孙楠, 刑德山,杜海玲. 风光互补发电系统的发展与应用[J]. 山西电
力,2010,8.
[4]吴红斌, 陈斌,郭彩云. 风光互补发电系统中混合储存单元的容量优化[J]. 农
业工程学报,2011,4.
[5]陈坚.电力电子学[M].北京：国防工业出版社,2004.
[6]Chichiang Hua, Jongrong Lin. A Modified Tracking Algorithm for
Maximum Power Tracking of Solar Array[J]. Energy Conversion and Management，2004, 45：911~925 .
[7]H.X.Yang,，Z.Wei,，L.Lin. Optimal Sizing Method for Stand-Alone Hybrid
Solar-Wind System .
[8]with LPSP Technology by Using Genetic Algorithm [J]. Solar Energy，
2008，82（4）：354~367
[9]薛鹏骞,梁秀荣等.电子设计自动化技术实用教程[M].徐州：中国矿业大学
出版社,2007.
[10]聂典,丁伟.Multisim10计算机仿真在电子电路设计中的应用[M].电子工业出
版社,2009:2-72.
[11]黄智伟,基于NI Multisim的电子电路计算机仿真设计与分析[M],电子工业出
版社,2008:2-54．
[12]赵秋,柴锁柱.基于multisim2001的差放电路的仿真分析[J].微计算机
息.2006(息.2006(05)23-46.
[13]丁翠芳.基于multisim9软件的电路设计[J].电气时代.2008,(2):32-52.
[14]卢艳红.基于Multisim 10的电子电路设计仿真与应用[M].人民邮电出
社,2009:7-63.
[15]孟祥印,肖世德.基于先进集成电路多输出线性直流稳压电源设计[J].微计算
机信息,2005,21(1):154-156.
[16]王兆安,刘进军.电力电子技术[M].机械工业出版社,2011.
风光互补发电系统 方案
光伏发电系统在别墅中的应用方案 1.项目概况 1.1项目背景及意义 本项目拟先设计一个独立系统，安装在别墅屋顶上，用于演示光伏发电系统在别墅中应用的情况，为日后大面积推广提供参考。 1.2光伏发电系统的要求 本项目设计一个5kWp的小型系统，平均每天发电25kWh,可供一个1kW的负载工作25小时。能够满足别墅正常见电的需要（一般家庭每天用电量在10kWh左右）。 2.系统方案 2.1现场资源和环境条件 长春北纬43 °05’～45 °15’；东经124 °18’～127 °02’。长春市年平均气温 4.8°C，最高温度39.5°C，最低温度-39.8°C,日照时间2,688小时。夏季，东南风盛行，也有渤海补充的湿气过境。年平均降水量522至615毫米，夏季降水量占全年降水量的60%以上；最热月（7月）平均气温23℃。秋季，可形成持续数日的晴朗而温暖的天气，温差较大，风速也较春季小。 2.2太阳能光伏发电系统原理 太阳能光伏发电是一种新型的发电方式, 基本原理是光生伏特
效应原理, 也就是当太阳光照射在某些特殊材料上, 会引起材料中电子的移动, 形成电势差, 从而由太阳光能直接转换为电能。这其中的特殊材料也就是光伏发电的的最基本元件被称为太阳电池半导体, 即太阳能电池(片), 它包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。光伏发电系统主要由太阳能电池阵列、蓄电池、逆变器、控制器等几大部分组成, 由这些电子元器件构成的系统, 安装维护简便, 运行稳定可靠。白天太阳能电池组件将太阳辐射出的光线转变为电能, 储存在蓄电池里, 在夜间或需要时, 从蓄电池里将电能释放出来, 用于照明和其它用途。太阳能电池组件是发电设备, 蓄电池是储能设备, 控制器、逆变器是充放电控制保护和直交流变换设备。 2.3太阳能光伏发电主要部件 (1) 太阳能电池板： 太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。 (2) 太阳能控制器： 太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其它附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。
2016年全国职业院校技能大赛高职组 “风光互补发电系统安装与调试”赛项规程 一、赛项名称 赛项编号：GZ-047 赛项名称：风光互补发电系统安装与调试 英语翻译：Installation and Commissioning of Hybrid Wind/PV Power Generating System 赛项组别：高职组 赛项归属产业：制造 二、竞赛目的 通过竞赛，检验和展示高职院校能源产业、加工制造、信息技术等相关专业教学改革成果以及学生的通用技术与职业能力，引领和促进高职院校与本赛项相关专业的教学改革，激发和调动行业企业关注和参与教学改革的主动性和积极性，推动提升高职院校的人才培养水平。 三、竞赛内容 本竞赛由技能、综合素质二部分内容组成，其中技能部分占权重95%，职业素养部分占权重5%。竞赛时间为4小时。具体见表1。 表1 竞赛内容、时间与权重表
（一）技能竞赛内容 技能竞赛4小时,在KNT-WP01风光互补发电实训系统平台上进行。 竞赛内容涉及光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统的安装、接线、测试、编程、调试、故障排除、分析等实训考核以及职业素养考核。根据任务书,完成以下操作内容: （1）光伏电池组件、投射灯、光线传感器的安装。光伏电池伏安特性的测试。 （2）光伏供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。 （3）光伏电池组件对光跟踪的程序编制和测试。 （4）蓄电池组充放电工作参数的测试、保护电路测试。 （5）光伏供电系统相关电路的绘制与分析。 （6）风力供电系统的控制单元、接口单元、可编程序控制器、传感器、智能仪表、继电器等器件的安装、接线和测试。 （7）风力发电机的输出特性测试。 （8）逆变器工作参数测试。 （9）逆变系统相关电路的绘制与分析。 （10）逆变负载的组建。 （11）监控系统组态界面的设计与操作。 （12）通信系统的相关参数设置与测试。 （13）系统的故障排除。
风光互补发电系统 第一章绪论 1.1 能源与环境问题 能源是是国民经济发展与社会文明进步的基石，能源可持续发展是人类社会可持续发展的重要保障之一。从原始社会开始，化石能源逐步成为人类所用能源的主要来源，这种状况一直延续至科技发达的现代社会。随着人类对能源需求的日益增加，化石能源的储量正日趋枯竭。此外，大量使用化石燃料己经为人类生存环境带来了严重的后果，全世界每天产生约1亿吨温室效应气体，己经造成极为严重的大气污染、温室效应、酸雨等环境影响。开发利用可再生新能源以实现能源可持续发展是人类应对能源问题的有力方法之一。 1.2 新能源发展现状 当前，世界各国普遍重视能源技术创新，技术研发与制度创新越来越受到推崇。美提出培育世界领先水平的科技人员，建设世界一流的能源科技基础设施，整合基础研究和应用研究，加快研究电力储备、智能电网、超导输电、二氧化碳捕获、先进电池、纤维素乙醇、氢燃料以及清洁煤、核能、太阳能和风能等先进发电技术。日本也提出了引导未来能源技术的战略，从2050年、2100年超长期视点出发，展望未来能源技术，制定2030年科技战略。我国也看到新能源发展的紧迫性，加快建立法律法规，积极扶持新能源发展，新能源在我国的发展速度很快。 在新能源体系中，可再生能源是自然界中可以不断再生、永续利用的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用，主要包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。 1.3 互补发电的概念 很多可再生新能源因其资源丰富、分布广泛，而且在清洁环保方面具有常规能源所无 法比拟的优势，因而获得了快速的发展。尤其是小规模的新能源发电技术，可以很方便地就地向附近用户供电，非常近合在无电、少电地区推广普及。不过由于风能、太阳能等可再生新能源本身所具有的变化特性，所以独立运行的单一新能源发电方式很难维持整个供电系统的频率和电压稳定。 考虑到新能源发电技术的多样性，以及它们的变化规律并不相同，在大电网难以到达的边远地区或隐蔽山区，一般可以采用多种电源联合运行，让各种发电方式在个系统内互为补充，通过它们的协调配合来提供稳定可靠的、电能质量合格的电力，在明显提高可生能源可靠性的同时，还能提高能源的综合利用率。这种多种电源联合运行的方式，就称为互补发电。
风光互补发电系统 技术方案
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是当前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 太阳能是地球上一切能源的来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，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。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，能够保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统能够共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，因此风光互补发电系统的整体造价能够降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，能够减少储能的蓄电池组
风光互补发电实训系统 技 术 方 案 南京康尼科技实业有限公司 2013年2月26日
第一部分：技术参数 KNT-WP01型风光互补发电实训系统 一、概述 2013年全国职业院校技能大赛高职组“风光互补发电系统安装与调试”赛项使用的大赛设备是由南京康尼科技实业有限公司研发生产的产品“KNT-WP01型风光互补发电实训系统”。 二、设备组成 KNT-WP01型风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成，如图1所示。KNT-WP01型风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。 (1)、设备尺寸：光伏供电装置1610×1010×1550mm 风力供电装置1578×1950×1540mm 实训柜3200×650×2000mm (2)、比赛场地面积：20平方米 图1 KNT-WP01型风光互补发电实训系统 三、各单元介绍 1、光伏供电装置 (1)、光伏供电装置的组成 光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方
向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成，如图2所示。 图2 光伏供电装置 4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上，摆杆底端与减速箱输出端连接，减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时，通过减速箱驱动摆杆作圆周摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关，用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时，水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动，接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。 (2)、光伏电池组件 光伏电池组件的主要参数为： 额定功率 20W 额定电压 17.2V 额定电流 1.17A 开路电压 21.4V 短路电流 1.27A 尺寸 430mm×430mm×28mm 2、光伏供电系统 (1)、光伏供电系统的组成 光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单
1、风光互补发电技术 1.1风光互补发电系统的特点 风力发电系统利用风力发电机，将风能转换成电能，然而通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对负载供电。该系统具有日发电量较高，系统造价较低，运行维护成本低等优点。缺点是小型风力发电机可靠性低，常规水平轴风力发电机对风速的要求较高。光伏发电系统利用光电板将太阳能转换成电能，然后通过控制器对蓄电池充电，最后通过逆变器对负载供电。该系统的优点是系统供电可靠性高、资源条件好、运行维护成本低，缺点是系统造价高。发电与用电负荷的不平衡性是风电和光电系统共同存在的一个缺陷，它是由资源的不确定性造成的。风电和光电系统发出电能后都必须通过蓄电池储能才能稳定供电，但是每天的发电量受阳光、风力的影响很大，阳光、风力较弱会导致系统的蓄电池组长期处于亏电状态，这是引起蓄电池组使用寿命降低的主要原因。较风电和光电独立系统，风光互补发电系统具有以下特点：（1）风光互补发电系统弥补了风电和光电独立发电系统在资源上的缺陷，利用太阳能和风能的互补性，提供较稳定的电能； （2）在风光互补发电系统中，风电和光电系统可以共用一套蓄电池组和逆变环节，减少系统造价； （3）整个系统是两种发电系统进行互补运行，因此，在保证同等供电的情况下，可大大减少储能装置的容量； （4）风光互补发电系统可以根据用户需要合理配置系统容量，在不影响供电可靠性的情况下减少系统造价； （5）风光互补发电系统可以根据用户所在地的季节及天气变化情况优化系统设计方案，在满足用户要求的情况下节约资源。 1.2适合风光互补地区分析 太阳能和风能是最普遍的自然资源，也是取之不尽的可再生能源。图1为我国太阳能风能分部情况。
风光互补发电系统技术方案 五寨县恒鑫科技发展有限公司 2017年04月20日
项目背景： 本项目产品小型风力发电机组是离网用户最佳的独立电源系统。 风光互补独立供电系统是目前最广泛应用独立电源系统。风光互补独立供电系统的广泛应用在于它的合理性。 太阳能是地球上一切能源的来源，太阳照射着地球的每一片土地。风能是太阳能在地球表面的另一种表现形式，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。太阳能和风能在时间上的互补性使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性，风光互补发电系统是资源条件最好的独立电源系统。单独的风机或太阳能发电系统由于受资源条件的限制，对蓄电池组充电时间较短，蓄电池组长时间处于亏电状态而导致蓄电池组的损坏。而风光互补发电系统充电时间较均衡，可以保证蓄电池组处于浮充状态，提高蓄电池组的充电质量并延长了蓄电池组的寿命。 风力发电机和太阳能电池的充电特性不一样，风机的充电特性较硬，而光伏电池的充电特性较软，风光互补电对激活离子运动，防止蓄电池极板硫化有好处，可延长蓄电池组的寿命。 风机和太阳能电池的储能和逆变系统可以共用，且风机的单位造价只有太阳能电池的三分之一左右，所以风光互补发电系统的整体造价可以降低。同时，由于风机和太阳能电池的发电时间上互补，可以减少储能的蓄电池组容量，使发电系统造价降低。经济上更趋于合理，随着我国4G通信网的开通，可实现大范围的无线传输图像资料，风光互补监控系统将在森林防火、防盗猎监控、城市乡村的防犯罪监控、古墓群的防盗墓监控、边防地区的防偷渡监控、生态保护区的防盗猎监控、旅游地区的安全监控和矿产资源的防乱开采监控等领域得到广泛的应用，这种监控系统体系不仅能大大降低管理成本，而且能实现有效及时和安全的防护体系。对降低森林火灾，减少资源破坏，提高破案率都有非常极的意义。技术的进步可以促进社会管理手段的进步，同时，新技术的广泛应用才能进一步促进新技术产业的发展。
风光互补发电系统现状及发展状况 高洁琼 (ft西大学 ft西·太原030013) 摘要:本文介绍了风光互补发电系统的结构、工作原理和优缺点,以及风光互补发电系统的发展过程及现状,同时说明其应用前景。太阳能和风能之间互补性很强， 由这两者结合而来的风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。 关键词: 风能太阳能风光互补系统 1.风光互补发电系统的结构、工作原理、基本要求以及优缺点 1.1风光互补发电系统的结构 风光互补发电系统主要由风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄 电池、逆变器、交流直流负载等部分组成。该系统是集风能、太阳能及蓄电池 等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。1.2风光互补发电系统的工作原理及运行模式 风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械 能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电；光伏发 电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电， 通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电；逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的 220v 交流电，保证交流电负载设备的正常 使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量；控制 部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行 切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多 余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的 电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性；蓄电池部分由多块蓄 电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系 统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下三种模式下 运行：风力发电机组单独向负载供电；光伏发电系统单独向负载供电；风力发 电机组和光伏发电系统联合向负载供电。 1.3风光互补发电系统的优缺点
2015年全国高职技能大赛 “康尼杯” 风光互补发电系统安装与调试赛项 答题纸（08卷） 工位号: 比赛时间: 2015年06月
2．光伏电池组件开路电压和短路电流的测量 表1 光伏电池组件开路电压和短路电流的测量数据 光伏电池组件 灯1和灯2亮灯1亮 灯1亮且摆杆向东偏移 处于限位位置 开路电压 （V） 短路电流 （A） 开路电压 （V） 短路电流 （A） 开路电压 （V） 短路电流 （A） 1块 2块并联 2串2并 4．简述问题 （1）厂商在销售光伏电池板时，一般给用户提供光伏电池板的哪几个主要电参数？ （2）在正常的工作条件下，随工作温度变化的光伏电池U-I特性曲线和P-U特性曲线如图3所示，简述光伏电池的开路电压和短路电流与工作温度的关系。图3中的标幺值是物理量及参数的相对值即实际值与基准值之比；W/m2是光照度单位。 图3 相同光照度而不同工作温度的光伏电池组件特性（a）U-I特性；（b）P-U特性
2．绘制S7-200 CPU226输入输出接口图 图3 S7-200 CPU226输入输出接口图
7．光伏电池组件的输出特性测试 表5 摆杆垂直且灯1和灯2亮时的光伏电池组件输出电压和输出电流测量值 组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 表6 摆杆垂直且灯1亮时的光伏电池组件输出电压和输出电流的测量值 组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12 表7 灯1亮且摆杆向东偏移处于限位位置时的光伏电池组件输出电压和输出电流的测量值组号电压U/V电流I/A功率P/W 组号电压U/V电流I/A 功率P/W 1 7 2 8 3 9 4 10 5 11 6 12
风光互补供电系统项目可行性研究报告 目录 第一章项目绪论 (7) 一、项目名称及建设性质 (7) 二、项目承办单位 (7) 三、项目建设选址及用地综述 (7) 四、项目土建工程建设指标 (8) 五、设备选型方案 (9) 六、主要能源供应及节能分析 (9) 七、环境保护及清洁生产和安全生产 (10) 八、项目总投资及资金构成 (11) 九、资金筹措方案 (11) 十、项目预期经济效益规划目标 (11) 十一、项目建设进度规划 (12) 十二、综合评价及 (13) 第二章报告编制总体说明 (16) 一、报告编制目的及编制依据 (16) 二、报告编制范围及编制过程 (18) 第三章项目建设背景及必要性 (21) 一、风光互补供电系统产业发展规划背景 (21) 二、项目建设背景 (22)
三、项目建设的必要性 (25) 第四章建设规模和产品规划方案合理性分析 (28) 一、建设规模及主要建设内容 (28) 二、产品规划方案及生产纲领 (29) 第五章项目选址科学性分析 (30) 一、项目建设选址原则 (30) 二、项目建设区概况 (30) 三、项目用地总体要求 (31) 第六章工程设计总体方案 (32) 一、工程地质条件 (32) 二、工程规划设计 (32) 三、建筑设计方案 (34) 四、辅助设计方案 (35) 五、防水和防爆及防腐设计 (36) 六、建筑物防雷保护 (37) 七、主要材料选用标准要求 (37) 八、采用的标准图集 (38) 九、土建工程建设指标 (38) 第七章原辅材料供应及成品管理 (40) 一、原辅材料供应及质量管理 (40) 二、原辅材料采购及管理 (41) 第八章工艺技术设计及设备选型方案 (42) 一、原料及成品路线原则及工艺技术要求 (42) 二、项目工艺技术设计方案 (43) 三、设备选型方案 (44)
风光互补供电系统： ：风光互补发电是一种将光能和风能转化为电能的装置。该系统无空气污染、无噪音、不产生废弃物。因此风光互补发电系统是一种自然、清洁的能源。目前在世界范围内风力发电和太阳能发电发展非常迅猛，其中丹麦和德国的风力发电已经成为主要的电能来源。人类为使居住环境不再受污染，风能和太阳能将是今后世界能源的必然选择。让太阳照亮夜晚，让清风吹亮公园，美丽的环境增添优雅的风车景观,加上象征太空技术的蔚蓝色的太阳能电池板，相信一定会使世界更加怡人！ 优势： 由于太阳能与风能的互补性强，风光互补发电系统在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节是可以通用的，所以风光互补发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。 ：：风光互补供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，即可保证系统供电的可靠性，又可降低发电系统的造价。无论是怎样的环境和怎样的用电要求，都可作出最优化的系统设计方案来满足用户的要求。应该说，风光互补发电系统是最合理的独立电源系统。这种合理性表现在资源配置最合理,技术方案最合理,性能价格最合理。正是这种合理性保证了风光互补发电系统的高可靠性。 性能： ：风光互补发电系统由太阳能发电板、小型风力发电机组、系统控制器、蓄电池组和逆变器等几部分组成，发电系统各部分容量的合理配置对保证发电系统的可靠性非常重要，供电系统为了满足广大用户的用电要求、为用户提供可靠的电力，会认真分析用户的用电负荷特征以及用户所处区域的太阳能和风能资源状况针对不同用户配置适合用户的一整套系统。 保护和控制，包括过充、过放、过载、过温、短路、反接；对风力发电机实行强风自动限速；对市电进行旁路自动切换；对输出实行多路控制；对负载增加节电控制等等，使保护和控制动作十分安全可靠与稳定。 风光互补发电原理图如下：
5.3.1风光互补发电系统设计 风能和太阳能都具有能量密度低、稳定性差的弱点，并受到地理分布、季节变化、昼夜交替等影响．然而太阳能与风能在时间上和地域上一般都有一定的互补性，白天太阳光最强时，风较小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强．在夏季，太阳光强度大而风小；冬季，太阳光强度小而风大。太阳能发电稳定可靠，但目前成本较高，而风力发电成本较低，随机性大，供电可靠性差。若将两者结合起来，可实现昼夜发电．在合适的气象资源条件下，风光互补发电系统能提高系统供电的连续性、稳定性和可靠性，在很多地区得到了广泛的应用．如图5.1为某地10 月份某日典型的太阳能和风资源分布，因此采用风光互补发电系统，可以弥补风能和太阳能间歇性的缺陷。 图5.1 某地10 月份典型日太阳能和风能资源分布图风光互补发电的优势： （1）利用风能和太阳能的互补性，弥补了独立风电和独立光伏发电系统的不足，可以获得比较稳定的和可靠性高的电源。 （2）充分利用土地资源。 （3）保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量。 （4）对系统进行合理的设计和匹配，可以基本上基本上由风光互补发电系统供电，获得较好的经济效益。 5）大大提高经济效益。
风光互补发电系统主要组成部分（1）发电部分：由一台或者几台风力发电机和太阳能电池阵列构成风—电、光—电发电部分，发电部分输出的电能通过充电控制器与直流中心完成蓄电池组自动充电工作。 （2）蓄电部分：蓄电部分主要作用是将风电或光电储存起来，稳定的向电器供电。蓄电池组在风光互补发电系统中起到能量调节和平衡负载两大作用。 （3）控制及直流中心部分：控制及直流中心部分由风能和太阳能充电控制器、直流中心、控制柜、避雷器等组成，完成系统各部分的连接、组合及对蓄电池组充放电的自动控制。控制及直流中心具体构成参数由最大用电负荷与日平均用电量决定。 （4）供电部分：供电部分不可缺少的部分是逆变器，逆变器把蓄电池储存的直流电转换为交流电，保证交流负载的正常使用。同时，还有稳压功能，以改善风光互补系统的供电质量。 图5.2 风光互补发电系统 设计一个完善的风光互补发电系统需要考虑多种因素．如各个地区的气候条件，当地的太阳辐照量情况，太阳能方阵及风力发电机功率的选用，作为储能装置蓄电池的特性等．因此，必须选择建立一些先进的数学模型进行多种计算，确定合理的太阳能电池方阵和风力发电机容量，使系统设计最优化． 数学模型计算 1.蓄电池容量计算 蓄电池的容量C 通常按照保证连续供电的天数来计算：
风光互补发电系统 概述 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 风光互补发电系统的发展过程及现状 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable energy laboratory合作开发了hybrid2应用软件。 hybrid2本身是一个很出色的软件，它对一个风光互补系统进行非常精确的模拟运行，根据输入的互补发电系统结构、负载特性以及安装地点的风速、太阳辐射数据获得一年8760小时的模拟运行结果。但是hybrid2只是一个功能强大的仿真软件，本身不具备优化设计的功能，并且价格昂贵，需要的专业性较强。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐
KH-T11风光互补发电实训系统 一、概述： KH-T11风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成，风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。 二、设备参数 KH-T11风光互补发电实训系统主要由光伏供电装置、光伏供电系统、风力供电装置、风力供电系统、逆变与负载系统、监控系统组成，如图1所示。MY-PV25 风光互补发电实训系统采用模块式结构，各装置和系统具有独立的功能，可以组合成光伏发电实训系统、风力发电实训系统。 1、设备尺寸：光伏供电装置1610×1010×1550mm 风力供电装置1578×1950×1540mm 实训柜 3200×650×2000mm 2、场地面积：20平方米 三、设备组成： 1、光伏供电装置 (1)、光伏供电装置的组成 光伏供电装置主要由光伏电池组件、投射灯、光线传感器、光线传感器控制盒、水平方向和俯仰方向运动机构、摆杆、摆杆减速箱、摆杆支架、单相交流电动机、电容器、直流电动机、接近开关、微动开关、底座支架等设备与器件组成， 光伏供电装置 设备由4块光伏电池组件并联组成光伏电池方阵，光线传感器安装在光伏电池方阵中央。2盏300W的投射灯安装在摆杆支架上，摆杆底端与减速箱输出端连接，减速箱输入端连接单相交流电动机。电动机旋转时，通过减速箱驱动摆杆作圆周
摆动。摆杆底端与底座支架连接部分安装了接近开关和微动开关，用于摆杆位置的限位和保护。水平和俯仰方向运动机构由水平运动减速箱、俯仰运动减速箱、直流电动机、接近开关和微动开关组成。直流电动机旋转时，水平运动减速箱驱动光伏电池方阵作向东方向或向西方向的水平移动、俯仰运动减速箱驱动光伏电池方阵作向北方向或向南方向的俯仰移动，接近开关和微动开关用于光伏电池方阵位置的限位和保护。 (2)、光伏电池组件 光伏电池组件的主要参数为： 额定功率 20W 额定电压 17.2V 额定电流 1.17A 开路电压 21.4V 短路电流 1.27A 尺寸 430mm×430mm×28mm 2、光伏供电系统 (1)、光伏供电系统的组成 光伏供电系统主要由光伏电源控制单元、光伏输出显示单元、触摸屏、光伏供电控制单元、DSP控制单元、接口单元、西门子S7-200PLC、继电器组、接线排、蓄电池组、可调电阻、断路器、12V开关电源、网孔架等组成。如图3所示。(2)、控制方式 光伏供电控制单元的追日功能有手动控制盒自动控制两个状态，可以进行手动或自动运行光伏电池组件双轴跟踪、灯状态、灯运动操作。 (3)、DSP控制单元和接口单元 蓄电池的充电过程及充电保护由DSP控制单元、接口单元及程序完成，蓄电池的放电保护由DSP控制单元、接口单元及继电器完成，当蓄电池放电电压低于规定值，DSP控制单元输出信号驱动继电器工作，继电器常闭触点断开，切断蓄电池的放电回路。 (4)、蓄电池组 蓄电池组选用4节阀控密封式铅酸蓄电池，主要参数： 容量 12V 18Ah/20HR 重量 1.9kg 尺寸 345mm×195mm×20mm 3、风力供电装置 (1)、风力供电装置的组成 风力供电装置主要由叶片、轮毂、发电机、机舱、尾舵、侧风偏航控制机构、直流电动机、塔架和基础、测速仪、测速仪支架、轴流风机、轴流风机支架、轴流风机框罩、单相交流电动机、电容器、风场运动机构箱、护栏、连杆、滚轮、万向轮、微动开关和接近开关等设备与器件组成。
风光互补发电系统 摘要：风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统。本文通过对风光互补发电系统的动力来源-风能和太阳能资源的初步调研，分析了风光互补发电系统的优势，并总结了国内外风光互补发电系统的研究现状，对其基本的工作原理进行了阐述。最后对举例说明了风光互补发电系统的应用前景。 关键词：风光互补，现状，工作原理，应用前景 1.引言 能源是人类社会发展和进步的物质基础，人类社会的发展和进步离不开优质能源的开发利用和先进的能源技术的不断革新。煤和石油等矿物能源的开发和利用推动了近代工业革命的发展，极大地改变了人类的生活方式。由于煤、石油、天热气等常规能源的储量是有限的，据估计，地球上煤炭最多可用300年，石油最多可维持40多年，天然气还可以维持50多年，不断爆发的能源危机严重阻碍了人类社会的发展进步。为了缓解不断加重的能源危机，世界各国相继加大了对可再生能源的研究。可再生能源是指除常规能源外的包括风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等能源资源。 为了降低能耗和解决日益突出的环境问题，全球都投入到了可再生发展能源的热潮之中，全球可再生能源发展取得了明显成效。主要表现在：成本持续下降，市场份额不断扩大，其定位也开始由补充能源向替代常规能源的方向转化。近10年来，全球风力发电市场保持了28％的年均增长速度，太阳能光伏发电的年均增长速度超过30％[1]。 进入新世纪以来，中国的可再生能源利用步入了快速发展的轨道，特别是自2006年可再生能源法实施以来，中国可再生能源已经进入快速发展时期。2009年中国可再生能源在一次性能源消费结构中所占的比例已从2008年的8％提升至9％。根据中国国家能源局制定的《新能源产业振兴发展规划》，预计到2011年，新能源在能源结构中的占到的比重达到2％(含水电为l％)，新能源发电容量占总电力装机容量的比重将会达到5％(含水电为25％)。其中风电装机容量将会达到3500万千瓦(陆地风电3000万千瓦，海上风电500万千瓦)，太阳能发电装机容量达到200万千瓦[2]。除此之外，根据(2008年中国风电发展报告》的预测，估计到2020年末，全国风电开发建设总规模有望达到1亿kW。到2020年全国
风光互补发电系统 能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏。各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。 中文名称 风光互补发电系统 外文名称 Scenery complementary power generation system 拼音 fengguanhubufadianxitong 目录 1 简介 2 发展过程 3 结构 4 应用前景 5 解决方案
5.1 应用场景 5.2 对策 5.3 方案特点 6 总结 7 发电分析 8 互补控制 简介 风光互补，是一套发电应用系统，该系统是利用太阳能电池方阵、风力发电机(将交流电转化为直流电)将发出的电能存储到蓄电池组中，当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。是风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。 发展过程 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。其中colorado state university和national renewable
毕业设计（论文）题目小型水风光互补系统设计 学生姓名 学号 专业 班级 指导教师 评阅教师 完成日期:2015年10月22日
毕业设计（论文）开题报告 题目：小型水风光互补系统设计 学生姓名： 专业：电力系统及自动化 指导老师： 一、课题来源 煤、石油、天然气等不可再生能源的使用量在世界各国不断上升，能源危机将成为人类最主要，最大的危机，发展可再生能源越来越成为世界各国的主攻研发方向和竞争目标，谁能领先，谁就会成为未来新贵，新霸主。电力作为重要的二次清洁能源，它的生产将主要依托可再生能源，从而如何利用可再生能源发电将是一个重大课题。 二、研究目的及意义 1、利用水能、风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性; 2、在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量; 3、通过合理地设计与匹配，可以基本上由水风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。 三、研究的内容、途径及技术线路 水风光互补发电系统主要由水力发电机组、风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。该系统是集水能、风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。 1、水力发电部分是利用水能机将水能转换为机械能，通过水力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电; 2、风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电; 3、光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电; 4、逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的220v交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量; 5、控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节:一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性; 6、蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发 电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 四、发展趋势 中国拥有世界上最多的人口，近年来经济快速增长。但中国目前的能源结构主要依赖燃煤发电，从而对环境产生了许多负面影响，特别是对空气和水资源的污染。国际能源机构（IEA）曾预测从2005年到2030年中国新增加的温室气体排放（42%）将和世界上其他国家排放总量（不包括印度，44%）相当。中国会取代美国成为世界上最大的温室气体排放国。发展可再生能源技术是减少温室气体排放和改善环境的有效措施之一。
太阳能风光互补发电系统 1.问题的提出 如何解决能源危机问题，已经成为全球关注的热点。节能和环保已成为当今世界的两大主题。在当前可利用的几种可再生能源中，太阳能和风能是应用比较广泛的两种。风光互补发电控制系统是为了弥补传统电力的不足而设计的独立发电设备。它是由太阳能电池组件与风力发电机配合而成的一个系统，通过微型计算机的远程控制，并实现了免维护的功能。 2.风光互补发电系统的现状 最初的风光互补发电系统，就是将风力机和光伏组件进行简单的组合，因为缺乏详细的数学计算模型，同时系统只用于保证率低的用户，导致使用寿命不长。 近几年随着风光互补发电系统应用范围的不断扩大，保证率和经济性要求的提高，国外相继开发出一些模拟风力、光伏及其互补发电系统性能的大型工具软件包。通过模拟不同系统配置的性能和供电成本可以得出最佳的系统配置。 在国外对于风光互补发电系统的设计主要有两种方法进行功率的确定：一是功率匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机的功率和大于负载功率，只要用于系统的优化控制；另一是能量匹配的方法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的发电量和风机的发电量的和大于等于负载的耗电量，主要用于系统功率设计。 目前国内进行风光互补发电系统研究的大学，主要有中科院电工研究所、内蒙古大学、内蒙古农业大学、合肥工业大学等。各科研单位主要在以下几个方面进行研究：风光互补发电系统的优化匹配计算、系统控制等。目前中科院电工研究所的生物遗传算法的优化匹配和内蒙古大学新能源研究中推出来的小型户用风光互补发电系统匹配的计算即辅助设计，在匹配计算方面有着领先的地位，而合肥工业大学智能控制在互补发电系统的应用也处在前沿水平。 3.一个设计好的太阳能风光互补发电的设计框图结构 该系统是集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。
风光互补发电系统 摘要 进入二十一世纪，人类面临着实现经济和社会可持续发展的重大挑战，而能源问题日益严重，一方面是常规能源的匮乏，另一方面石油等常规能源的开发带来一系列的问题，如环境污染、温室效应等。人类需要解决能源问题，实现可持续发展，只能依靠科技进步，大规模开发利用可再生能源和新能源。而太阳能和风能被看做是最具有代表性的新能源和可再生能源，作为这两种能源的高级利用太阳能发电和风力发电技术受到世界各国的高度重视。由于风力发电和太阳能发电系统均受到外部条件的影响，光靠独立的风力或太阳能发电系统经常会难以保证系统供电的连续性和稳定性，因此，在采用风光互补的混合发电系统来进行相互补充，实现连续、稳定地供电。风光互补发电以其独特优势成为新能源研究的热点之一。本文针对风光互补发电系统设计了一套小型模拟装置，包括太阳能电池模拟，用直流电机对风机的模拟和交错并联Buck-Boost蓄电池充电主电路，并对交错并联Buck-Boost电路和交错并联Cuk斩波电路进行了研究、仿真，以及进行了模拟风机装置的调试。系统控制全部采用Freescale公司的56F8013 DSP控制实现，给出了各部分流程图。对于软硬件的关键问题还给出了相应解决方案。 关键词：风光互补 Buck–Boost电路 DSP
Wind & Solar Hybrid Generating System ABSTRACT Entering the 21st century, human beings are facing to realize the sustainable development of economy and society, and energy problem becomes more and more serious, on the one hand, conventional energy is serious short on the other hand, the development of oil and other conventional energy brings a series of problems, such as the environmental pollution, the greenhouse effect and so on. Only by relying on the progress of science and technology and the large-scale exploitation and utilization of renewable energy and new energy can human solve the problem of energy, and realize the sustainable development. And solar and wind power are considered the most representative of new and renewable energy, The power technology of solar energy and wind attrack world’s attention. Because of wind power and solar power system under external conditions, and only by independent wind or solar power systems often hard to ensure the continuity and consistency of power system therefore, using hybrid power system of complementary scenery to complement each other, realize the continuous, stable power supply. Wind-light complementary with its unique advantages become one of new energy research hotspots. Aiming at wind-light complementary this article design a small device, including solar cells in dc motor, the simulation and interlacing of fan parallel Buck - hee, and main circuit batteries to Buck staggered shunt circuit and interlacing parallel hee - Cuk chopper were studied, and the simulation, the simulated fan unit commissioning. Control system adopt Freescale company 56F8013 DSP control chart, each part. The key question for software and hardware to the corresponding solutions. Keyword:Wind and PV hybrid Buck–Boost Circuit DSP