07容量匹配计算课稿.doc

5 风光互补发电系统的容量匹配计算 风光互补发电系统容量合理的匹配计算是风光互补发电系统设计的关键。合理的匹配设计是在当地自然资源一定的条件下,采用合适容量的风力发电机和光伏阵列,达到系统既能满足负载正常用电需求,又确保系统各部件配置合理,不造成资源浪费的目的。 以西藏那曲作为研究的数据采集点。那曲位于藏北中心位置,地处北纬39.09度、东径92.04度,海拔4506米。 5.1风能太阳能资源数据以及负荷数据 5.1.1风能资源数据 风力原始数据是在西藏那曲那曲镇安装测风装置,在测风地点整整一年采集到的数据。 对该地区原始风力资料,可以得区域年平均风速5.77m/s，年风能密度是1635.76kWh/m2,全年风功率密度186.20W/m2,有效风功率密度为181.17W/m2,现场实测的最大小时风速为21 m/s,等于和大于10 m/s的风速有1363小时,占全年总小时的15.56%,占有效风速小时的28.79%。风力发电机的容量选择就是跟据这些数据选择的。下表5.1是年风速小时分布表。 下图5.2和5.3是该地区风速小时分布曲线和月平均风速曲线。 5.1.2太阳能资源数据 光伏阵列的发电能力与当地太阳能电池板接收到的太阳辐射照度大小直接有关。为获得最佳效果,一般需将电池板面与入射阳光垂直,对于非跟踪的固定太阳能电池板而言,太阳能电池板选取适当的倾角安装,可兼顾太阳能电池板接收太阳辐射量的提高和全年各月辐射均匀性的改善,从而充分利用当地的太阳能资源。 那曲地区那曲镇的年日照时数2866.7小时,日照时数在65%;年总辐射量为6577.2MJ/ m2·年,辐射平稳,波动不大,一年中最高辐射在5月份,最低辐射在12月份,辐射相差不超过250MJ/ m2;一年平均日照天数在215-275天之间,而每天日照时数≥6小时。从这些数据可以看出,西藏那曲县那曲镇的太阳能资源还是比较丰富的。表5.2显示的是那曲各个月太阳辐射量。 在光伏发电的实际应用中,最佳的阵列安装方式是使其受光面始终正对太阳让光线垂直投向太阳能光伏电池板。一般一年按二次调整倾角,采用春天和秋天各调整一次,即在北半球春分开始,光伏阵列最佳倾角取当地纬度减去15°；秋分开始,光伏阵列最佳倾角取当地纬度加上15°。 5.1.3负荷数据 负荷选择是那曲物流中心指挥中心的部分生活负荷。根据指挥中心的实际情况选择了一些负荷。用户负荷包括电视机,卫星接收器,笔记本电脑,电风扇,洗衣机,电冰箱,照明灯等。这些负荷具体用电量计算见表5.3。 5.2风光互补发电系统容量匹配计算 5.2.1风力发电机的容量选择计算 不同型号的风力发电机各月发电量是由当地风能资源和该型号的风力发电机输出功率特性曲线决定的,在风能资源相同的情况下,输出电量还受到架设高度,风力发电机性能等因素的影响。现选取计算风力发电机各月发电量的数学公式,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,则可计算风机的平均输出功率。 对于小型风力发电机,各月发电量 对于海拔4千多米的西藏来说,额定功率PN的数值确定是一个关键。由公式可知,理想风轮机从风源吸收的功率为。在海拔4506米的西藏那曲,相对空气密度,只是在常温及标准大气压下空气密度0.62倍。对于相同参数的风轮机在,在同一风速下,所获得的功率进行对比。 其中Pl为海拔4506米出的空气密度,P0为常温标准大气压下的空气密度。即相同参数的风轮估计在相同风速下,在那曲只能获得内地地区的0.62倍。有此可见,那曲地区的空气密度对风轮机的提取能量影响十分显著。在那去地区选择风力发电机时必须考虑随高度变化的空气密度的影响。在西藏那曲的风力发电机的额定功率应为该发电机标称额定功率乘一个系数即 现选取5种常用的风力发电机对其发电量进行计算分析,选定风力发电机的参数见表5.4。 根据当地的风力资源情况计算这几种发电机的发电量,采用MATLAB编程计算,计算结果见表5.5。 5.2.2光伏阵列的选择计算 光伏发电系统容量的选择对系统整体的造价影响较大,如果选择不当,可轻易地使系统投资成倍增加,且未必对满足使用要求有好的效果。在此结合负载用电情况,从合理利用资源并且优化发电方式的角度考虑,在选择风力发电机型号时,选择功率较大的机型,从而有效地降低系统成本,实现了风光互补发电以风力发电机为主,光伏发电为“补”的发电形式,所以在这里根据具体产品对比选择,选定4块峰值功率为75W的多晶硅太阳能电池ASI-75构成光伏阵列作为系统的组成部分。该太阳能板的外型尺寸为即单块板的面积为 现选取便于实际应用计算的光伏阵列计算公式,计算光伏阵列的发电量。为了满足负载的用电需求,计算光伏电池各月的发电量 5.2.3计算结果分析 结合表5.4的数据,首