【正文】 感謝甫老師在忙的時候都會抽出空來給我的難題解答，對我繼續(xù)進行設(shè)計提供了很好的意見?；叵氘?dāng)初對這個設(shè)計題目很清楚但 是不知道怎么下手的時候，覺得自己有學(xué)到了一些出專業(yè)知識相關(guān)的知識，這些都是課本上沒有的，通過自己的獨立思考和老師同學(xué)的幫助解決了相關(guān)問題受益匪淺。比如在太陽能比較好的地區(qū)將風(fēng)力發(fā)電作為備用電能，讓太陽能機組盡量多些，添加多些太陽能電池板塊；在風(fēng)能比較好的地區(qū)將太陽能發(fā)電作為備用電能，盡可能多的建設(shè)風(fēng)力發(fā)電機組。 （ 2）用電量計算：假設(shè)按配置 60W 的 LED 燈、每天兩 10h 計算，燈具每天耗電量為選擇這個型號的原因：因為這個系列風(fēng)力發(fā)電機有機械自動離合系統(tǒng)，擺脫了傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機啟動風(fēng)力要求高的束縛，即當(dāng)因為天氣狀況的影響下，讓風(fēng)葉轉(zhuǎn)動發(fā)電在風(fēng)葉得到一定的轉(zhuǎn)速都不是難事，風(fēng)葉轉(zhuǎn)動后產(chǎn)生慣性使其容易的裝換成電能，大大提高了風(fēng)力發(fā)電機的發(fā)電效率，增加了系統(tǒng)發(fā)電效益。 系統(tǒng)的總功率為 P=60W/85%=71W， 85%位逆變和供電線路效率。 （ 2）適用的環(huán)境工作條件：溫度 15~45℃；相對濕度 95%；海拔 10～ 50m；風(fēng)速 3~30m/s；瞬時極限風(fēng)速 40m/s；太陽輻射總量 150kcal/cm178。太陽能電池組件串聯(lián)數(shù)為 （ 8442） 式（ 8442）中 — 蓄電池浮充工作電壓，取 303VDC； 第 27 頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 — 串聯(lián)回路線路電壓降，取 3V； — 光伏電池組件的峰值電壓， 34V。實際的蓄電池總?cè)萘繛?0Ah2V110 塊 =。 蓄電池部分 （ 1）同一路充放電控制的蓄電池應(yīng)采用同一生產(chǎn)廠家、同一規(guī)格和容量的產(chǎn)品，生產(chǎn)日期的間隔時間應(yīng)不超過 1個月。 第 25 頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 （ 3）風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)能做到良好的可靠安全穩(wěn)定的運行。在風(fēng)光互補電力系統(tǒng)供用電安全可靠的情況下，可以設(shè)計風(fēng)光發(fā)電機組的優(yōu)化組合匹配，最好盡量多的減少蓄電池容量，以優(yōu)化設(shè)計達到可靠性和經(jīng)濟性的最佳結(jié)合。 h）； Pv— 在風(fēng)速時風(fēng)力發(fā)電機的輸出功率（ w）； Tv—— 場地風(fēng)速的期間累計小時數(shù)（ h）。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)在硬件設(shè)計方面比較重要，因為考慮到一個器件一個發(fā)電機組的型號規(guī)格配對會直接影響到投資成本上，本設(shè)計盡量做到投資低效益高的效果，所以對離網(wǎng)型風(fēng)光互補電力系統(tǒng)和 LED 路燈系統(tǒng)為例計算相關(guān)數(shù)據(jù)選擇其硬件部分?？梢圆捎?MUCE 垂直軸風(fēng)力發(fā)電機 雖然屬于轉(zhuǎn)速慢固定型的風(fēng)機但是有效的降低 故障率 。但是如果使用半導(dǎo)體的材料制造路燈系統(tǒng)的話會減少許多的投資成本，更便于風(fēng)光互補電力系統(tǒng)推廣給各個大小城市鄉(xiāng)村。 （ 4） 逆變器應(yīng)具有較高的效率。經(jīng)過一階段：就是風(fēng)光互補系統(tǒng)采集即時電能的最大電流輸送給蓄電池組，將蓄電池電量充到 80%左右；經(jīng)過二階段：用穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)電壓給蓄電池充電，實際是為了緩解第一階段的充電電流過高，這是蓄電池充電容量基本飽和；再經(jīng)過第三階段：以穩(wěn)定且高精度的浮充電壓對其進行穩(wěn)壓作用，這時的輸出電壓對蓄電池的壽命至關(guān)重要，其精度有一點點誤差就會造成蓄電池壽命大大縮短。監(jiān)控流程圖如圖524： 第 16 頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 圖 524 監(jiān)控系統(tǒng)流程圖 第 17 頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 6 優(yōu)化蓄電池充電過程 對蓄電池充電的方法有許多，然而用不同的方式充電對蓄電充放電的效果和其使用壽命都有多多少少的影響。同時，為適應(yīng)溫度變化對太陽能電池鎮(zhèn)流的影響，應(yīng)根據(jù)不同的溫度或季節(jié)調(diào)節(jié)相應(yīng)的電流電壓做到，可利用微處理器采集太陽能電池板的數(shù)據(jù)，并根據(jù)溫度傳感器傳回的數(shù)據(jù)計算在當(dāng)前溫度下太陽能電池陣列最大功率點的輸出電壓并反饋給控制蓄電池組的控制器。通過直流變交流逆變給設(shè)備安全正常的電能，所以逆變器對系統(tǒng)而言就是核心部件，他的控制方式與選型都特別重要與關(guān)鍵，對于系統(tǒng)來說可以決定其使用壽命。 蓄電部分 由于風(fēng)力發(fā)電機和太陽能電池發(fā)電部分不是每時每刻都在發(fā)電不是都在儲能，并且在儲能的過程中有大有小的供電就像沖擊波很不穩(wěn)定，這種電能是不能直接被利用的。無論選擇單晶體硅或者多晶體硅材料在制成太陽能電池組件的時候都必須通過串并聯(lián)來組裝成電池組來使用。圖 44 是太陽能光伏電池分類圖。所以變速風(fēng)力發(fā)電機比起定速風(fēng)力發(fā)電機有跟多的能量供應(yīng)給電力系統(tǒng)會越來越受歡迎。 （ 1）同步發(fā)電機在火電核電應(yīng)用都非常廣泛因為其可以獨立發(fā)電也可以并網(wǎng)發(fā)電，使風(fēng)力發(fā)電機組的頻率保持恒定就必須要有同期監(jiān)測裝置來比較系統(tǒng)的電壓與電流相位大小。其中主要對控制單元的設(shè)計說明，對蓄電池容量的計算選擇蓄電池的型號規(guī)格； 介紹晶體硅的種類、成本的高、未來推廣的趨勢選擇太陽能電池；對比蓄電池的充放電方法選擇其充電方式；計算太陽能電池功率和風(fēng)力發(fā)電機功率優(yōu)化風(fēng)光發(fā)電機組 ；以離網(wǎng) 20KW 的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)和 60WLED 路燈電力系統(tǒng)為例的計算結(jié)果說明優(yōu)化應(yīng)該選擇的器件；最后進行發(fā)電量和用電量計算對比經(jīng)濟效益。比起一般的火力發(fā)電站而言也不需要大量人力資源、大量的能源消耗、復(fù)雜的工業(yè)流程細(xì)節(jié)和嚴(yán)重的安全事故造成的巨大影響。風(fēng)能與風(fēng)速有直接關(guān)系，國內(nèi)外一般會對平均風(fēng)速達到 6m/s 或以上的地區(qū)才會裝設(shè)風(fēng)力發(fā)電機組，因為這樣經(jīng)濟效益才會很顯著。但本設(shè)計主要研究風(fēng)能和太陽能互補發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化。 to Wind turbine、Solar PV battery pack、 Battery、 Controller / inverter Distribution system selection and optimization。風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)具有資源互補性、供電安全性、穩(wěn)定性均好于單一能源發(fā)電系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞 ： 風(fēng)力發(fā)電機 太陽能光伏電池 蓄電池 控制器 控制單元 第 II 頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 Abstract： Wind and solar can be independently posed of power generation system ， Can also be posed of scenery plementary power generation system。排放的二氧化碳和熱量跟對地球氣候變化、南北極冰川造成巨大的影響。太陽能是人們可以取之不盡、用之不竭的寶貴的能源，因為在過去的 11 億年里，太陽才釋放出本身的 2%的太陽能；太陽能非常的方便利用隨處可開發(fā)，更為島國、沿海地區(qū)、小村莊或者軍事基地帶了便利；太陽能是潔凈能源，在開發(fā)利用的同時不會排放出任何廢物與化學(xué)工業(yè)品去污 染環(huán)境，也不會破壞生態(tài)平衡。 第 2 頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 我國接近 16 億多的人口，人均資源能源占用率非常低。通過介紹風(fēng)能、太陽能、風(fēng)光互補電力系統(tǒng)的原理組成。但是成本較高，需要經(jīng)常有人去維護運行不方便。 風(fēng)力發(fā)電機的額定輸出功率 風(fēng)力發(fā)電機主要包括 3部分：葉輪、機艙和塔架。以下是對相應(yīng)的功率選擇或者匹配的相應(yīng)的風(fēng)力電機的參數(shù)，以及逆變器型號和蓄電池容量的選擇。非晶體和半導(dǎo)體化合物特性如表 442。 以前的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)只是簡單地沒有考慮其合理搭配設(shè)計優(yōu)化和系統(tǒng)的互補優(yōu)勢將風(fēng)力發(fā)電機組和太陽能發(fā)電電池組就組合在一起了。控 制及直流中心的具體構(gòu)成參數(shù)有最大用電負(fù)荷與日平均用電量決定，通過計算最大用電負(fù)荷來選擇系統(tǒng)逆變器容量，通過計算平均日發(fā)電量來選風(fēng)力發(fā)電機、太陽能電池和蓄電池組容量。在控制蓄電池充放電時采用PWM 無級卸載方式控制蓄電池的充放開關(guān)，其中的脈寬調(diào)制方式可以 達到上千級的卸載。當(dāng)監(jiān)控單元檢測到功率過高或者過低的時候，功率控制單元會即時開啟或關(guān)閉負(fù)荷，從而改變電流來跟蹤功率點防止很大功率波動造成的系統(tǒng)的電壓、頻率的變化。然后重復(fù)幾次脈沖電流，每進行一次脈沖就停頓一下，直到充滿為止。 （ 1） 風(fēng)光互補電力系統(tǒng)通過計算電流量合理搭配逆變器的結(jié)構(gòu)電路，逆變器還必須具有保護負(fù)載和線路防止過電壓和 過電流。 （ 8） 逆變器在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)中能超負(fù)載運行，最好能過載 150%或者以 上，并且還能保證在過載時滿足額定正弦的輸出。還有對 系統(tǒng)內(nèi)部其他部件的選型（蓄電池，控制器，控制 /逆變器，輔助后備電源等 ） 風(fēng)光互補 LED 路燈 的電力系統(tǒng) 中 ，風(fēng)力發(fā)電機 組類型 的選擇 和與其對應(yīng)的穩(wěn)定性對于路燈系統(tǒng)來說是個本體 ， 發(fā)電運行全靠發(fā)電機組件。 在對鉛酸電池材料的選擇時應(yīng)優(yōu)先選用膠體閥控密封式鉛酸蓄電池還有一些適合風(fēng)光互補發(fā)電使用的新型蓄電池；所選型號蓄電池的端電壓與輸出電壓還得與風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)相匹配，可以方便直接輸送給負(fù)載或者通過簡易的逆變送出供應(yīng)電。需要涉及到的計算量與公式： （ 1） 標(biāo)準(zhǔn)光強下的平均日輻射時數(shù) H （ 811） — 太陽能日輻射量 （ 2） 太陽能電池組件日發(fā) 電量 : （ 812） 第 23 頁 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 式（ 812）中 Ioc— 電池最佳工作電流 h— 每天發(fā)電小時數(shù) Kop— 斜面修正系數(shù)取 ~ CZ一修正系數(shù)一般取 （ 3） 太陽能電池方陣的功率計算： （ 813） Po— 太陽能電池組件的額定功率 Np— 太陽能電池組件并聯(lián)數(shù) 風(fēng)力發(fā)電部分的優(yōu)化設(shè)計 風(fēng)力發(fā)電機與太陽能電池組件的合理匹配是系統(tǒng)設(shè)計的要點，就像用電設(shè)備要用多少電能，發(fā)電裝置就要至少發(fā)出多少電能。可以選用兩組 100W 太陽能電池組件并聯(lián)單獨發(fā)電一組太陽能電池可以作為備用，風(fēng)光發(fā)電機組各自 50W 的配備互補發(fā)電。 蓄電池容量的計算公式： （ 83） 20KW 離網(wǎng)風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計 設(shè)計要點 （ 1）合理分配利用風(fēng)能和太陽能發(fā)電給設(shè)備、用電戶供電。 （ 8）用電設(shè)備功率為 20kw。 因此可選用工作電壓為 2V 的蓄電池，蓄電池總?cè)萘繛?，即要求蓄電池的總電流為 左右。太陽能電池功率 （ 8441） 代入 C 和 P，可計算得 太陽能電池組件總功率為 ，選用 140W單晶硅太陽能電池組件。 逆變器容量計算： P=L N M/(S η ) （ 845） L負(fù)載功率這里我們做的 20KW 的； N用電同時率取 80%； M不平衡系數(shù) ； S負(fù)載功率因數(shù) ； η 逆變器效率 。 （ 6）晶體硅和太陽能電池必須從正當(dāng)?shù)漠a(chǎn)商購買定制而且要符合國家標(biāo)準(zhǔn)。 （ 853） 將 C和 P 代入，得 =。 經(jīng)濟效益的預(yù)算 （ 1） 發(fā)電量計算：假設(shè)以每年風(fēng)速 3m/s 以上時間超過 3500h 地區(qū)來計算，這樣的資源