1号牧场风光互补供电系统设计

目录
1.风光互补发电系统概述 7
1.1 可再生能源开发应用 7
1.2 风能资源现状 8
1.3 太阳能资源现状 10
1.4 风光互补供电系统的优缺点 10
1.5本次设计的任务与要求 13
2.风光互补系统配置 14
2.1设计目的、任务及要求 14
2.2课题概括与原始资料 14
2.2.1课题概况 14
2.2.2原始资料 14
2.2.2蓄电池的确定 16
2.3风机发电机功率的确定 19
2.4太阳能电池功率的确定 20
2.5逆变器及控制器的选择 21
3.计算 23
3.1光伏发电部分的优化设计 23
3.2风力发电部分的优化设计 24
3.3蓄电池组的优化设计 26
3.4 离网风光互补发电系统的优化设计 27
3.4.1设计要点 27
3.4.2蓄电池部分 28
3.4.3风力发电机功率 29
3.4.4太阳能电池板的确定 30
8-4-5功率调节器 32
3.5 风光互补节能灯系统的优化设计 33
3.5.1设计要点 33
3.5.2蓄电池组的确定 34
3.5.3风力发电机的确定 35
3.5.4太阳能电池的确定 36
3.5.5经济效益的预算 36
总结致谢 39
参考文献 41
2.风光互补系统配置
2.1设计目的、任务及要求
1.初步掌握离网风光互补发电系统设计思想、内容、方法和步骤；
2.培养学生信息检索、技术规范应用、安全环保、创新协作等综合素质；
3.巩固和加深学生的蓄电池、风力发电机功率确定、太阳能电池功率确定等专业课程知识，进一步培养学生方案比选、计算、绘图和技术文件编制技能，提高学生分析问题和解决问题的能力，为学生今后从事新能源电站设计、安装检修等工作打下基础.
2.2课题概括与原始资料
2.2.1课题概况
该项目为牧场的照明及监控系统供电。位于中国西北部，有着丰富的太阳
能和风能。但由于地理条件限制，供电不方便，故考虑使用离网式供电方式。
2.2.2原始资料
1.地理位置：本项目地处拉萨，平均气温15℃；海拔3000m。
2.设计参考依据
（1）该地区风能太阳能均丰富，且二者为可再生能源，环保效益好，风
能与太阳能互补，可保证长时间持续供电。考虑到特殊情况的存在，即：
持续无风且无太阳能补充的情况，为保证供电的持续性，系统中必须配置蓄电池，
要求在连续无风且无太阳能补充能量的情况下能够维持5天的正常供电。
（2）适用的环境工作条件:风能概况：该地属于风能丰富区，年有效风能密度到2m/200W以上，平均每年可利用风速的小时数在h7000至h8000，平均4.4m/s。
太阳能概况：太阳辐射总量2150kcal/cm，平均年日照时长3000h。
（3）风光互补的情况：每月当中，用电器总用电量的32由太阳能电池提供用电器总用电量的31由风力发电提供。连续阴雨天时，太阳能电池无法工作。此时，风能较好，利用风能风电，风能可利用时间取4h/d；在无风的情况下，风力发电机不能发电，通常是连续晴天，而且每天日照时数大大高于年平均日照时数。使用太阳能发电，太阳能发电时间取7h/d。
（4）本系统1天用电情况：24V节能灯5盏，每个功耗8W，其中节能灯3只，每天使用12h，其他2盏平均1d用1h电量；②监控系统p=80w，全天工作；
（5）该项目中的风机采用FX082-512型翼型。
2.2.2蓄电池的确定
（1）蓄电池电压确定
负载功率较小，则蓄电池的电压确定为直流电压24v。
（2）负载功率确定
假定负载满负荷工作的情况下，要求蓄电池在充满后至少可以持续提供给负载5天的电能。根据Q入=Q出 ( 用电器总用电量-用电器功率时间），则
电量公式Ptd=（UCDc)η

上式中      P负载总功率；A.h；

t日用电时间；h
d自给天数；
U蓄电池的电压，V；
C蓄电池的容量，A·h；
D蓄电池放电深度，取50％；
η回路所损耗率，取0.85。
根据原始资料可知每盏功率是8W,其中3盏每天使用12h，2盏每天1小时。
由上可算出用电量；
Q=××+××
=8×3×12+8×2×1
=304（w.h)
根据电器一天的用电时间，系统每天用电时间为24h
根据用电负荷，求得平台的日平均功率：
P=（8××3＋8××2）×1.5
解的p=19（w）

根据电量公式Ptd=（UCDc)η带入数据计算：

19×24×5=(24×C×0.5)×0.85

解的C=223.53（A.h）
根据C=223.53A.h，所选蓄电池容量应该≥223.53A.h，电压24V，根据网上蓄电池销售商出售电池资料，结合该项目对蓄电池的要求，本文转载自http://www.biyezuopin.vip/onews.asp?id=14053可得以下三种方案：
方案一:根据淘宝风帆店网上数据，选用60A.h/12，需要24/12=2块蓄电池串联，则需要223.5360=3.725块，取4块，所以4组并联，需要4×2=8块组成蓄电池，每块蓄电池的单价为352元，所以总价为352×8=2816元。
方案二：根据淘宝骆驼店网上数据，选用45A.h/12，需要24/12=2块蓄电池串联，则需要223.5345=4.955块，取5块，所以5组并联，需要5×2=10块组成蓄电池，每块蓄电池的单价为286元，所以总价为286×10=2860元。
方案三：根据淘宝GS统一店网上数据，选用200A.h/12，需要24/12=2块蓄电池串联，则需要223.53200=1.117块，取2块，所以2组并联，需要2×2=4块组成蓄电池，每块蓄电池的单价为590元，所以总价为590×4=2360元。
综上所述，考虑到电厂经济发展，价格对比，蓄电池的容量大小，选用方案三为200A.h/12V ，2块蓄电池串联后，2组并联，共用4块组成蓄电池组，实际容量C=400A.h。

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