本实用新型属于发电设备领域,尤其是涉及一种风光互补离网发电系统。
背景技术:
公知,趸船停靠在江面上,可以提供趸船的能源选择比较多,比如市电、太阳能、风力发电机组等,但是往往受到地理条件和气候的限制,太阳能、风力发电机组不能同时供电,但是可以互补,比如出太阳的时候,风力就会小,阴天的时候会伴随大风降雨天气。
另一方面,基于趸船安装太阳能板的面积有限,风力发电机组由于受到地理条件和气候的限制,单一供电系统设计难以满足全船需求;风力发电机组由于受到地理条件和气候的限制,在受到船舶的颠簸和摇摆的影响,风机运转不是很稳定。所以,在考虑实际情况和结合具体自然情况的考虑下,目前还缺乏结合使用太阳能,风力发电机组的一种风光互补离网发电系统。
技术实现要素:
本实用新型的目的是提供结合使用太阳能,风力发电机组的一种风光互补离网发电系统。
本实用新型的技术方案是:一种风光互补离网发电系统,包括n台风力发电机、n台风机控制器、m个太阳能光伏组件、直流防雷汇流箱、光伏控制器、直流总线配电柜、蓄电池组、离网逆变器、开关配电箱;所述的n台风力发电机分别对应连接n台风机控制器后与直流总线配电柜连接,所述的m个太阳能光伏组件与直流防雷汇流箱、光伏控制器、直流总线配电柜依次连接;所述的直流总线配电柜与离网逆变器、开关配电箱依次连接;所述的蓄电池组与直流总线配电柜连接。
优选的,所述的太阳能光伏组件选用型号为CSUN240M-60M的单晶硅太阳能电池。
优选的,所述的离网逆变器选用型号为SN220 20K3SD1型逆变器,带AC380V市电旁路。
优选的,所述的风力发电机选用型号为SD4-2/9的风力发电机。
优选的,所述的防雷汇流箱选用型号为PVS-8的防雷汇流箱。
优选的,所述的控制器的型号为:SD220 100。
优选的,所述的风力发电机:选用2台2KW风力发电机,太阳能光伏组件选用55块240W太阳能电池;蓄电池组由110节500AH蓄电池构成,蓄电池储能总量为120KWH,有效储能总量为80KWH。
本实用新型的有益效果是:
1)风能、太阳能组合互补输入;
2)限流恒压充电,具有防止蓄电池过冲过放保护功能;
3)智能跟踪发电特性,采能利用率高;
4)实时监控及对系统各部件实行自动保护(光伏反接、输入/输出过流、过压欠压、超风速飞车等);
5)结构紧密,性能稳定,适应如寒冷、潮湿、高温等恶劣天气。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步描述。
如图1,一种风光互补离网发电系统,包括n台风力发电机、n台风机控制器、m个太阳能光伏组件、直流防雷汇流箱、光伏控制器、直流总线配电柜、蓄电池组、离网逆变器、开关配电箱;所述的n台风力发电机分别对应连接n台风机控制器后与直流总线配电柜连接,所述的m个太阳能光伏组件与直流防雷汇流箱、光伏控制器、直流总线配电柜依次连接;所述的直流总线配电柜与离网逆变器、开关配电箱依次连接;所述的蓄电池组与直流总线配电柜连接。
太阳能光伏组件选用型号为CSUN240M-60M的单晶硅太阳能电池。
离网逆变器选用型号为SN220 20K3SD1型逆变器,带AC380V市电旁路。
风力发电机选用型号为SD4-2/9的风力发电机。
防雷汇流箱选用型号为PVS-8的防雷汇流箱。
控制器的型号为:SD220 100。
风力发电机:选用2台2KW风力发电机,太阳能光伏组件选用55块240W太阳能电池;蓄电池组由110节500AH蓄电池构成,蓄电池储能总量为120KWH,有效储能总量为80KWH。太阳能板安装在趸船顶部,风力发电机安装在趸船两端首层甲板上。
实施例以九江为例,气象条件:
九江位于长江中游,鄱阳湖畔,地处中亚热带向北亚热带过渡区,属亚热带湿润气候。年平均气温16-17℃;年降雨量1300-1600毫米,其中40%以上集中在第二季度;年无霜期239-266天。
从初夏到6、7月的梅雨期间,降雨集中,大、暴雨频繁,5、6月份的常年平均降水量有200毫米左右,极易导致洪涝灾害的发生;出梅后受副热带高压控制,天气往往晴热干燥,不少年份高于摄氏35度的高温日长达20多天;秋季气温较为温和且雨水少;冬季阴冷但霜冻期短,尤其是近年,暖冬现象明显。
以下是九江市年平均风速和太阳总辐射情况:
表一:年平均风速:2.55m/s,具体每月为:
表二:太阳年辐射总量为(4190~5020)MJ/m2,具体每月为:
通过以上气象数据,经计算后,在该区域的气象条件上是满足系统发电要求的,故在宁道趸16号趸船上安装一种风光互补离网发电系统。
1)系统性能参数:
系统总装机容量:
风力发电机:2KW,2台,太阳能板:240W,55块;
110节500AH蓄电池,蓄电池储能总量为120KWH,有效储能总量为80KWH;
输入电压:DC220V;输出电压:AC380V;
输出额定容量:20KVA,最大输出功率值:16KW;
2)系统配置:
表三
3)风光互补发电系统发电量计算:
表四
4)电力分配:
根据发电系统配置条件,此套风光互补发电系统将主要供应--生活用电:7kw,室外照明:1.5kw,主甲板照明:2.5kw,二层甲板照明:1.5kw,值班室配电间空调各2.5kw,总计15kw。
以上电力分配使用时应避免全负荷开启,感性电器(空调)开启应间隔20秒方可开启其他电器,电器控制部分加入针对空调的自动保护装置。
当风光互补供电及蓄电池电量不够时,系统可自动切换到岸电,用岸电为趸船供电;当风光互补供电恢复,蓄电池恢复到供电使用电量时,系统自动切换到风光互补供电。
5)系统设备的选取:
为了能将风能、太阳能利用率达到最佳水平发挥,能让此套系统运行安全、稳定、实用,对设备的选取也是相当重要的,包括风力发电机、太阳能电池、蓄电池、控制器等。
6)风力发电机选取
系统选用永磁直驱式风力发电机,该风力发电机与普通风力发电机相比,最大特点就是轻风启动,微风发电。该风力发电机的启动风速仅为2.5米/秒、发电风速为3米/秒,而传统风力发电机的这两项数值则分别是3.5米/秒、4.2米/秒。永磁风力发电机对风速的要求大为下降,提高了风能的利用率,增加了发电量,节约了发电成本,它在同等风速下比传统风力发电机提高发电量20%,同时使风电运行成本下降20%左右,比传统风力发电机可增加年发电时间1000小时。
性能特点:
起动力矩小:是原装同型号风力发电机起动力矩的28%;
起动风速低:为2.5m/s,是原装同型号风力发电机起动力矩的43%;
转速高:在相同风速情况下,转速平均提高10%;
发电量高:在相同风速情况下,功率平均提高20%。
7)光伏组件选取
采用国产优质单晶硅太阳能组件
特点:
转化效率高,大于15%;
使用寿命25年,衰减不超过20%;
组件电池颜色一致,无氧化斑;
组件排列整齐,无气泡、脱层;
面积比功率>65W/m2、质量比功率>4.5W/Kg;
组件绝缘电阻>200MΩ;
抗潮湿、抗高温、抗冰雹、抗老化;
太阳能电池比较:
8)逆变器选取
根据项目实际情况,我们选取了高效离网逆变器,该逆变器输出三相四线制380V交流电,满足趸船自身电力输入要求,该逆变器设计加入市电互补旁路,在风光互补发电系统供电不足时,自动切换到岸电对趸船进行供电。使用安全、稳定、可靠。
最大功率点跟踪(MPPT)效率>99.9%;
多语种液晶显示功能,可自由设置;
多种通讯接口可以选择,可方便的实现上位机监控;
完善的保护功能,系统的可靠性更高;
宽直流输入电压范围,最高可达1000V(可选);
人性化界面,可通过按键设定各种运行参数;
可实现多台逆变器并联组合运行;
满足CE标准;
8)控制器选取
技术特点:
1风能、太阳能组合互补输入;
2限流恒压充电,具有防止蓄电池过冲过放保护功能;
3智能跟踪发电特性,采能利用率高;
4实时监控及对系统各部件实行自动保护(光伏反接、输入/输出过流、过压欠压、超风速飞车等);
5结构紧密,性能稳定,适应如寒冷、潮湿、高温等恶劣天气。
9)蓄电池选取
由于该项目实施地点在趸船上,所以对蓄电池的要求较高,故我司选取免维护防水蓄电池。该蓄电池性能稳定,全密封防水。采用耐腐蚀、防潮、耐高温材料,保证运行安全稳定。
技术特点:
1循环次数多,充放电达1500次以上,正常使用情况下,浮充寿命可达3-5年;
2自放电率极低。在25℃室温下,静置28天,自放电率小于1.8%,免维护;
3容量高、耐深放电;
4蓄电池可在-40~+65℃的温度范围内使用,全密封防水防潮,可长期埋入地下;蓄电池采用独特的合金配方和铅膏配方,在低温下仍有优良的放电性能,在高温下具有强耐腐蚀性能;
5密封性能好。能保证蓄电池使用寿命期间的安全性及密封性,无渗漏、无腐蚀,安全环保;
6安全可靠的防爆排气系统。可使蓄电池在非正常使用时,消除由于压力过大造成电池外壳鼓胀的现象。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已,并非用于限定本实用新型的保护范围,因此,凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。