专利名称：一种风光氢综合能源发电系统性能测试平台的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种风光氢综合能源发电系统性能测试平台。
背景技术：
风光氢综合能源发电系统是一种综合利用太阳能电池板产生的电能和风力发电机产 生的电能电解水制取氢气，并最终得到氢燃料电池的一种发电系统，这样将太阳能和风能 转化为氢能储存起来，从而实现对自然能源的利用。在现有技术中，公开号CN101024883A 的专利曾公布了一种风、光制氢及提炼重水的方法与设备。它共有5大部分构成l.太 阳能发电部分、2.风力发电部分、3.水电解氢氧部分、4.普氢贮存部分、5.制高压超纯 氢部分等；其中第一部分由太阳能集热板组成的集热器组、集热回路、循环泵、热交换器、 蒸气回路、汽轮发动机、发电机、冷却器构成；第二部分中由立轴、变速轮、力臂、活动 风门、地轮、轨道、发电机等构成。第三部分中由变电降压器、直流脉冲电源器、电解槽、 气水分离器、冷却干燥气、循环泵、电动机、供水池、重水集水池、重水输出管、氢气出 口A、氧气出口B构成；第四部分中由钢制外壳、氧气出口、氢气出口、活动压板、胶制 贮氢软胆、胶制贮氧软胆、阀门、氢气进口 A'、氧气进口 B'构成；第五部分中由催化 脱氧干燥净化器、金属氢化物终端净化压縮器；产品贮存钢瓶以及连接管道；阀门K1 K6、 Kl' K6'等构成。本设备以140KW规格每小时可产高压超纯氢101.2kg;产氧气896kg; 提炼重水O. 15kg;耗水2000kg;效率90%;压力13-15MPa;纯度可达99. 9999%。公开 号CN1664169曾公开了一种风光互补制氢方法及其装置。它利用太阳能电池板和风力发电 机综合发电电解水制取氢气。太阳能和风能的结合能弥补单纯由太阳能或单纯由风能发电 制取氢气的不足和缺点，保证了水电解器能源源不断地获得电能电解水制氢。水电解的最 低电压在2-3伏特，所以只需要小型的太阳能电池板和微型风力发电机即可。该装置可以 根据不同的需要和规模灵活地组装，它既可以建成家庭用的小型氢能供应系统，又可以建 成大型的氢能供应系统。
上述的现有专利，均只是公开了一种风光氢综合能源发电技术或者系统，但是它们均 没有公开这种风光氢综合能源发电系统的设计过程。在发电机技术领域中，很多发电机在设计时均有相应的性能测试方法和测试平台，可用于检测研究发电机的设计是否合理，再 根据检测结果对发电机进行优化和改进，但是现有技术中尚不存在专门的对风光氢综合能 源发电系统进行性能测试平台，这样就制约了风光氢综合能源发电系统的利用和发展。
所以如何开发出一种小型风力发电机性能测试平台，以方便研究分析其实际工作状况 并对其性能进行优化，就成为本行业内亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是为了克服上述现有技术的不足而提供一种可方便 技术人员研究分析风光氢综合能源发电系统工作状况以对其进行优化设计的风光氢综合 能源发电系统性能测试平台。
本实用新型的技术方案为-
一种风光氢综合能源发电系统性能测试平台，其特点在于包括风能部分测试系统、光 能部分测试系统和氢能转化部分测试系统；其中风能部分测试系统包括通风机、风道、风 速计、待测小型风力发电机和工控机，所述通风机设置于风道的一端，风道的另一端出风 口处设置风速计与待测小型风力发电机，其中通风机与一变频调速器相连，变频调速器与 工控机相连，风速计与待测小型风力发电机通过数据采集卡与工控机相连；光能部分测试 系统包括仿太阳能光源、可变电阻、光强传感器、温度测量仪、待测光伏电池，其中仿太 阳能光源与可变电阻相连，并可通过改变可变电阻的电阻大小调节仿太阳能光源发光强度 大小，待测光伏电池设置于仿太阳能光源可照射处，光强传感器和温度测量仪与待测光伏 电池相邻设置，光强传感器、温度测量仪与待测光伏电池均通过数据采集卡与工控机相连； 氢能转化部分包括氢燃料电池，所述氢燃料电池通过数据采集卡与工控机相连。
采用本实用新型的测试平台，能够方便技术人员检测分析研究风光氢综合能源发电 系统工作状况以对其进行优化设计，填补了风光氢综合—能源发电系统研究中对于设计测试 优化这方面的技术空白，同时本实用新型还具有结构简单、设计合理，具有测试方便和 结果准确的特点。
图1是本实用新型的测试平台结构示意图。
具体实施方式
如图l所示， 一种风光氢综合能源发电系统性能测试平台，包括风能部分测试系统、光能部分测试系统和氢能转化部分测试系统；其中风能部分测试系统包括通风机1、风道 2、风速计3、待测小型风力发电机4和工控机5，所述通风机1设置于风道2的一端，风 道2的另一端出风口 6处设置风速计3与待测小型风力发电机4，其中通风机1与一变频 调速器7相连，变频调速器7与工控机5相连，风速计3与待测小型风力发电机4通过数 据采集卡8与工控机5相连；光能部分测试系统包括仿太阳能光源9、可变电阻IO、光强 传感器ll、温度测量仪12、待测光伏电池13，其中仿太阳能光源9与可变电阻10相连， 并可通过改变可变电阻10的电阻大小调节仿太阳能光源9发光强度大小，待测光伏电池 13设置于仿太阳能光源9直射处，光强传感器11和温度测量仪12与待测光伏电池13相 邻设置，光强传感器11、温度测量仪12与待测光伏电池13均通过数据采集卡8与工控机 5相连；氢能转化部分包括氢燃料电池14，所述氢燃料电池14通过数据采集卡8与工控 机5相连。
具体地说，其中通风机l设计为并列的数台， 一起为风道2提供风源，风道2设置为 出风口 6直径小于通风机1位置处直径的形状，可利于模拟自然风的产生，其中工控机5 内预设程序，可通过工控机5控制变频调速器7进而控制通风机1产生模拟自然风，同时 工控机5可自动通过数据采集卡8采集风速计3和待测小型风力发电机4的数据，并进行 计算、比较，从而判别出待检测的小型风力发电机4性能是否能达到要求。在光能部分测 试系统中，所述仿太阳能光源9具体可采用专业仿太阳能设备，在风能部分测试系统、光 能部分测试系统和氢能转化部分测试系统中采用的数据采集卡8可以是不相同的数据采集 卡，只需其能实现各自的数据采集功能即可，其中的工控机5为同一工控机，此工控机内 分别设置有三个部分各自的软件模块。其中第三部分的性能判断分析，需借助前两部分的 分析判断结果，当软件模块判断出三部分均分别能达到性能要求时，即可判别出待检测的 风光氢综合能源发电系统的性能能达到要求。
其具体测试时的步骤如下
1、 先根据风光氢综合能源发电系统中风力发电机、光伏电池、氢燃料电池三大部分 的数学模型，经计算分别得到其特性方程，制得相应软件模块并将其预设入工控机内；
2、 将待测试风光氢综合能源发电系统的属性参数，包括风力发电机部分的叶片几何 尺寸、翼型升阻力系数、叶片安装位置、传动系统传动比、电机参数、塔架高度等参数； 光伏电池部分的短路电流、最大工作电流、最大工作电压、开路电压、太阳辐射参考值、 电流温度系数、电压温度系数、列阵串联电阻等参数；氢燃料电池部分的进入增湿器中的 摩尔流量、阳极体积、燃料电池温度、摩尔密度、燃料流速、通道截面面积等参数，预输 入工控机；3、 使用变频器调节控制所述人造风源中通风机的转速，在风道的出风口得到连续变 ffc的模拟自然风速；采用仿太阳能光源作为光伏电池的能量来源，辅以工控机控制光源功 率，制造可变'化的发光环境，以模拟光伏电池在自然情况下的运行情况；通过风速和光源 强度的变化组合，来模拟自然情况下复合能源系统的工作情况，例如可模拟白天风渐渐减 小，光射渐渐增大的自然状态，也可模拟傍晚风渐渐增大，光射渐渐减小的自然状况；
4、 在人造风源的出风口使用风速计检测此连续变化的风速信号，并使用数据采集卡 将其转化为连续变化的数字信号后输入工控机内，经计算得到小型风力发电机性能理论曲 线图；同时采用所述太阳能光源照射所需测试的光伏电池，在光伏电池相邻位置采用光强 传感器和温度仪检测所述仿太阳能光源所发出的光强和温度，将此检测到的光强和温度的 变化值输入工控机内，经计算得到光伏电池性能理论曲线图；同时综合小型风力发电机性 能理论曲线图和光伏电池性能理论曲线图后，计算得到氢燃料电池的功率变化理论曲线 5、 将待检测的小型风力发电机面向出风口设置于与风速计相邻位置，并使用数据采 集卡采集小型风力发电机性能实际值，将此值输入工控机得到小型风力发电机性能实际曲 线图；同时通过数据采集卡采集所需测试的光伏电池的性能实际值，将此值输入工控机得 到所需测试的光伏电池的性能实际曲线图；同时经数据采集卡采集氢燃料电池的实际功 率，得到氢燃料电池的功率变化实际曲线6、 将小型风力发电机性能实际曲线图与理论曲线图比较，从而判断小型风力发电机 性能是否符合要求；将所需测试的光伏电池性能实际曲线图与理论曲线图比较，从而判断 所需测试的光伏电池性能是否符合要求；将氢燃料电池性能实际曲线图与理论曲线图比 较，从而判断风光氢综合能源发电系统性能是否符合要求。
权利要求1、一种风光氢综合能源发电系统性能测试平台，其特征在于包括风能部分测试系统、光能部分测试系统和氢能转化部分测试系统；其中风能部分测试系统包括通风机、风道、风速计、待测小型风力发电机和工控机，所述通风机设置于风道的一端，风道的另一端出风口处设置风速计与待测小型风力发电机，其中通风机与一变频调速器相连，变频调速器与工控机相连，风速计与待测小型风力发电机通过数据采集卡与工控机相连；光能部分测试系统包括仿太阳能光源、可变电阻、光强传感器、温度测量仪、待测光伏电池，其中仿太阳能光源与可变电阻相连，并可通过改变可变电阻的电阻大小调节仿太阳能光源发光强度大小，待测光伏电池设置于仿太阳能光源可照射处，光强传感器和温度测量仪与待测光伏电池相邻设置，光强传感器、温度测量仪与待测光伏电池均通过数据采集卡与工控机相连；氢能转化部分包括氢燃料电池，所述氢燃料电池通过数据采集卡与工控机相连。
专利摘要本实用新型提供一种风光氢综合能源发电系统性能测试平台，包括风能部分测试系统、光能部分测试系统和氢能转化部分测试系统；其中风能部分测试系统包括通风机、风道、风速计、待测小型风力发电机和工控机；光能部分测试系统包括仿太阳能光源、可变电阻、光强传感器、温度测量仪、待测光伏电池；氢能转化部分包括氢燃料电池。本实用新型的测试平台，能够方便技术人员检测分析研究风光氢综合能源发电系统工作状况以对其进行优化设计，填补了风光氢综合能源发电系统研究中对于设计测试优化这方面的技术空白，同时本实用新型还具有结构简单、设计合理，具有测试方便和结果准确的特点。
文档编号G01M99/00GK201434771SQ20092012713
公开日2010年3月31日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者何玉林, 李奇敏, 李成武, 静 杜, 杨显刚, 鑫 金 申请人:重庆大学