专利名称：风光互补发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发电系统，属于风光互补发电系统科学技术领域。
背景技术：
目前在偏远地区向小型用电负荷供电时经常会使用风光互补发电系统与蓄电池储能结合的发电模式，然而现有技术在风力和太阳能资源都不好的月份出现缺电的情况，可靠性不高。小型风力发电机面临的最大难题也是其可靠性问题，当遇到大风时极易造成风力发电机的损坏，即大风时的限速保护问题。
发明内容
本发明的目的是解决上述技术问题的不足之处，利用风轮与风力发电机的功率匹配特性实现风力发电机的大风限速保护问题。利用风轮与发电机的功率匹配特性实现风力发电机的大风限速保护，就是在风机额定风速的范围内，风机风轮在额定风速的工作条件下工作，并达到额定输出转速时，风力发电机的输出功率最大，风能的利用系数也最大；当风速超过额定风速，即超过风机工作的最佳风速时，风轮失速，风能利用系数下降，输出功率降低，甚至会损坏电机。风轮在峰值点即在额定风速的时候发电机的输出功率最大，风能利用系数也最大。 为了解决以上技术问题，本实用新型所采用的技术方案是，风力发电机及其风轮的确定包括以下步骤 (1)、根据出现的频率最大的有效风速来选取风力机和确定风力机的总功率；
(2)、根据出现频率最高的有效风速，在有效风速内，选取最大Cp值对应的风力机； (3)、根据有效风速范围内选取的较大的标幺值来确定风力机风轮。 发电机的大风限速保护是利用了风轮与风力发电机的功率匹配特性。 本发明实现了大风时对风力发电机的保护，使整个风光互补发电系统更加安全、可靠。
图1是本发明的系统结构组合示意图。
具体实施例方式图1是本发明的系统结构组合示意图，包括风力发电机、太阳能电池组件、风光互
补控制器、蓄电池组、光源。当风轮超过额定转速发动机功率输出发生变化时，通过脉宽调制和最大功率追踪方式向风机内的电磁涡流缓速器自动发出电磁信号，给缓速器的定子线圈通入直流电，在定子线圈会产生磁场，该磁场在相邻铁芯、磁轭板、气隙、转子之间形成一个回路。此时，如果转子和定子之间有相对运动，这种运动就相当于导体在切割磁力线，根据电磁感应原理，在导体内部会产生感应电流，同时感应电流会产生另外一个感应磁场，该磁场和已经存在的磁场之间会有作用力，而作用力的方向永远是阻碍导体运动的方向。这个作用力就是缓速器制动力矩的来源。这样就限制了风轮的快速转动，达到刹车的目的。
风力发电机与风轮的匹配，是根据当地的常年最佳风速确定风机的输出功率，就是确定好额定功率是多少，因为风力机的风能利用系数只与风力机的轮毂直径、转速、来流风速有关。在相同的风速下，若风力机的轮毂直径也相同，不同型号的风力机的风能利用系数只与其转速有关。当确定了发电机后，在有效风速范围内选取标幺值较大的风力机风轮， 具体确定方案如下 1. 1风力机实际匹配容量确定 风力机的实际输出功率总是受着风速和风力机的风能利用系数的影响，确定一个
合适的风力机的设计容量是进行风光互补发电系统容量匹配的基础。
1. 1. l风速的分布 —个地方风速的分布情况直接影响到风力机的小时输出功率
0 (v<vc)
a2v2+62v + c2 (v^vSV2) PW(V):
(1)
"3v2 + 63v + c30
、v2《"v,
V 2 V, (1)公式中所有符号的定义，以代表年中出现的频率最大的有效风速来选取风力机和确定风力机的总功率，会使得离网型互补系统中风力机的发电量部分比较稳定、可靠。1.1. 2风力机的风能利用系数 小型风力机的选择不仅要根据该地一年的风速分布的概率，而且要参考风力机的风能利用系数。
、(2— 3) <formula>formula see original document page 4</formula>
)桨叶 —般小型风力机多为固定桨距型，对于任意的尖速比A (A =-
<formula>formula see original document page 4</formula>
节距角e =0°下的风能利用系数Cp相对最大。对于固定桨距型风力机的风能利用系数，只与风力机的轮毂直径、转速、来流风速有关。
<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 4</formula>(3) 在相同的风速下，若风力机的轮毂直径也相同，不同型号的风力机的风能利用系数只与其转速有关。 当风力机在不同风速下的转速确定后，可以根据式(3)确定出各个Cp值，根据出现频率最高的有效风速，在有效风速内，选取最大Cp值对应的风力机即为最佳风力机。
在这里我们可以使用标幺值K来作为评价风力机好坏的指标，它表示不同风力机在实际风速下，功率爬升的快慢。
h,-^V^ (4) 式(4)中，P一Pr分别为实际输出功率和额定功率；vw、Vr分别为实际风速和额定风
速；Cpw、 Cpr分别为实际风速时的风能利用系数和额定风速时的风能利用系数。 1. 2光伏组件与蓄电池的容量的确定 选定某型号风力发电机后，在确定与之匹配的太阳能电池组合板的峰瓦数的方案为由于蓄电池也是组成对负载供电系统的一部分，蓄电池在系统发电量过剩时储存不能被负载使用的多余电能，在系统发电量不足时，蓄电池可向负载提供电能。为充分保护蓄电池，延长其使用寿命，使得所选太阳电池的大小，使蓄电池放电刚未超出限定放电深度时，而系统盈余电量又最小，对应的太阳电池峰瓦数，即为所求。
1. 3评价系统性能和成本的几个参数 系统优化配置后的结果用两个指标来衡量，fPV(互补系统中光伏组件的容量所占的比例，即光伏组件容量与系统总容量的比率)，fe,(盈余电量比率，即系统一年中总的盈余电量与系统消耗电量的比率) 此外，还可以用光伏容量与负载的比率PLR ;蓄电池容量与负载的比率BLR等这两个参数来检验系统匹配的好坏。
权利要求
一种风电互补发电系统，其特征在于风力发电机及其风轮的确定包括以下步骤(1)、根据出现的频率最大的有效风速来选取风力机和确定风力机的总功率；(2)、根据出现频率最高的有效风速，在有效风速内，选取最大Cp值对应的风力机；(3)、根据有效风速范围内选取的较大的标幺值来确定风力机风轮。
2. 根据权利要求1所述的风电互补发电系统，其特征在于发电机的大风限速保护是 利用风轮与风力发电机的功率匹配特性来实现的。
全文摘要
本发明公开了一种风光互补发电系统，目的是为了解决大风时对发电机的限速保护问题，其技术方案是，风力发电机及其风轮的确定包括以下步骤根据出现的频率最大的有效风速来选取风力机和确定风力机的总功率；根据出现频率最高的有效风速，在有效风速内，选取最大Cp值对应的风力机；根据有效风速范围内选取的较大的标幺值来确定风力机风轮，发电机的大风限速保护是利用了风轮与风力发电机的功率匹配特性。本发明实现了大风时对风力发电机的保护，使整个风光互补发电系统更加安全、可靠。
文档编号F03D9/00GK101705914SQ20091022408
公开日2010年5月12日 申请日期2009年12月7日 优先权日2009年12月7日
发明者李群英 申请人:李群英