户用光伏系统技术方案精要.docx

牧区户用微电站系统技术方案 1．开发背景 牧区户用微电站系统是一套离网发电应用系统，该系统是利用太阳电池方阵、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。 牧区户用发电站是由风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电，夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。 系统主要由风力发电机、太阳电池方阵、智能控制器、蓄电池组、多功能逆变器、电缆及支撑和辅助件等组成的一个发电系统，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。 由于太阳能与风能的互补性强，牧区户用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，所以牧区户用发电系统的造价可以降低，系统成本趋于合理。 2．技术构成 图1是一种牧区户用微电网系统的原理框图，一套独立运行的牧区户用微电网系统由风力发电机、太阳电池阵列、逆变控制一体机、蓄电池和负载等组成。基于这种系统框架进行，从能量角度看，整个牧区户用微电网系统由能量产生、存储、消耗环节三部分组成。风力发电和太阳能发电部分属于能量产生环节，分别将具有不确定性的风能、太阳能转化为稳定的能源；为了最大可能的消除由于天气等因素引起的能量供应与需求之间的不平衡，引入蓄电池来调节和平衡能量匹配，系统中的蓄电池来承担能量的储存。 图1牧区户用微电网系统的原理框图 风力发电机输出交流电，经整流后变成直流电，它与太阳电池方阵输出的直流电经逆变控制一体机的控制，对蓄电池进行充电。逆变控制一体机除了控制风力发电机和太阳电池方阵对蓄电池的充电外，还包括实现对蓄电池向负载放电的管理，与系统运行时的参数的采集与通信功能。具体如下： 发电部分：每户由1台1.5KW的风力发电机和1.5KW的太阳电池方阵组成，完成风、光能对电能的转换，并且通过逆变控制一体机与直流中心完成给蓄电池组自动充电的工作。 逆变控制一体机及直流中心部分：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、组合以及对于蓄电池组充电的自动控制。 供电部分：由逆变控制一体机组成，可把来自发电部分和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。 3．方案特点 ●完全利用风能和太阳能来互补发电，无需外界供电； ●免除建变电站、架设高低压线路和高低压配电系统等工程； ●具有昼夜互补、季节性互补特点，系统稳定可靠、性价比高； ●电力设施维护工作量及相应的费用开销大幅度下降； ●独立供电，在遇到自然灾害时不会影响到全部用户的用电； ●低压供电，运行安全、维护简单。 4. 1.5KW垂直轴风力发电机 4.1风机结构及其功率特点 4.1.1 风机结构 如图2，根据空气动力学原理，针对垂直轴旋转的风洞模拟，叶片选用了飞机翼形形状，在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率等；它用垂直直线3-5个叶片组成，由4角形或5角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成的风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电送往控制器进行控制，输配负载所用的电能。 图2 垂直轴风力发电机 4.1.2功率特点 根据H型风力发电机的原理，风轮的转速上升速度提高较快（力矩上升速度快），它的发电功率上升速度也相应变快，发电曲线变得饱满。在同样功率下，垂直轴风力发电机的额定风速较现有水平轴风力发电机要小，并且它在低风速运转时发电量也较大。 4.1.3机组特点： ●360度捕风能力，1米/秒微风启动 ●运用钕铁硼永磁材料，超载能力强。 ●封闭式输电滑环，电缆不缠绕。 ●具有防腐、防酸雨、防盐碱的特性。 ●微型风机，2.5级风发电储能。 ●使用寿命长达15年。 ●具风向调节，超强风控制功能。 ●过充过放保护，直流恒压充电。 ●运行简单，无人工值守与特殊维护。 ●可安装在公共设施、公司、住宅等屋顶的空间内供电 ●耐强风结构，无噪音、振动、不妨害信号的传播 ●低风领域到高风领域电力输出稳定，安装地域广泛,实际占地面积少，对土地要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形恶劣的条件下均可运用。 ●可多台连接使用，和太阳电池板组合互补发电 4.1.4 垂直轴风力发电机优势 ●旋转缓和，无噪音，低振动 ●360度受风，效率高 ●风机启动风速只需1m/s ●可设置于地面，维修方便  4.1.5 具体详细参数 风力发电机详细参数如表1所示： 表1 1.5KW垂直轴风力发电机详细参数 启动风速m/s 2.0 切入风速m/s 3.0 额定风速m/s 12.0 额定转速rpm 100 额定功率w 10000 风轮直径m 4.5 风叶数量p