專利名稱：與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)電系統(tǒng)，特別是涉及一種與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外風(fēng)力、風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)大致分為兩大類
一類是以中小功率風(fēng)機為主的獨立運行的戶用或小團體用風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。主要 用于無電區(qū)居民日常生活用電。此系統(tǒng)與電網(wǎng)不相關(guān)聯(lián)，獨立運行。此類機型叫離 網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組。
另一類則是以大功率風(fēng)力發(fā)電機組為主要機型，風(fēng)力發(fā)電機產(chǎn)生電能，然后由 并網(wǎng)設(shè)備將電能并入電網(wǎng)，向電網(wǎng)提供電力，再由電網(wǎng)向用戶供電。此類機型叫并 網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組。
風(fēng)能、太陽能是可再生的潔凈能源，不消耗資源，不污染環(huán)境；是快速走向枯 竭的化石類能源的最好的替代能源之一;充分開發(fā)利用可再生能源是保護環(huán)境和實 施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要途徑。
目前在風(fēng)能、太陽能資源豐富且已有電網(wǎng)的地區(qū)，有許多單位，雖然所用電網(wǎng) 電力充足，而且有自備發(fā)電設(shè)備，但是為了大力發(fā)展綠色能源，為保護環(huán)境和社會 可持續(xù)發(fā)展做出貢獻，希望探索利用當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能和太陽能發(fā)電，解決本單位一部分 用電，能參與風(fēng)能、太陽能的開發(fā)利用，開創(chuàng)非電力企業(yè)開發(fā)利用風(fēng)電、太陽能發(fā) 電的示范，為風(fēng)電產(chǎn)業(yè)開辟更加廣泛的發(fā)展新途徑。
但風(fēng)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)入電網(wǎng)，需要各級政府和電網(wǎng)公司審批，手續(xù)繁雜， 操作極難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一 種與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，是介與并網(wǎng)系統(tǒng)與離網(wǎng)系統(tǒng)之間的新型系統(tǒng)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系 統(tǒng)，其特征在于，包括多個風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件、總控制器、離網(wǎng)逆變器、選擇 開關(guān)、負(fù)荷配電柜、蓄電池、泄荷器，所述的多個風(fēng)力發(fā)電機以及光伏組件的電流 輸出端各自經(jīng)一整流器在總控制器內(nèi)直流并聯(lián)，該總控制器經(jīng)離網(wǎng)逆變器與選擇開 關(guān)相連接，該選擇開關(guān)與負(fù)荷配電柜電連接，所述的總控制器以及選擇開關(guān)還與電 網(wǎng)連接，所述的總控制器還通過相應(yīng)的傳感器與風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件、離網(wǎng)逆變 器、選擇開關(guān)、蓄電池、泄荷器以及電網(wǎng)構(gòu)成電力信息連接，該蓄電池與泄荷器連 接。
所述的多個風(fēng)力發(fā)電機采用兩臺50KW風(fēng)力發(fā)電機和一臺5KW風(fēng)力發(fā)電機， 所述的光伏組件采用5KW光伏組件。
所述的風(fēng)力發(fā)電機為20KW以上功率的風(fēng)力發(fā)電機時還包括風(fēng)機運行控制器， 該風(fēng)機運行控制器與風(fēng)力發(fā)電機通過相應(yīng)的傳感器構(gòu)成電力信息連接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明專為希望為綠色能源開發(fā)利用的單位，在有電網(wǎng)的條 件下實現(xiàn)有效利用綠色能源的愿望而設(shè)計的，具有以下特點
1、 本發(fā)明是綠色能源在有風(fēng)和有陽光時，能提供風(fēng)電和光電，屬潔凈可再 生能源，也就是人們常說的綠色能源；
2、 本發(fā)明是獨立的自備電源，無需審批；本發(fā)明的風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)僅向用 戶負(fù)載供電，是獨立的自備電源。并不是電網(wǎng)的支路，所以不同于并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)， 并網(wǎng)風(fēng)電系統(tǒng)是先將系統(tǒng)發(fā)出的電力并入電網(wǎng)，再由電網(wǎng)送往用戶，是電網(wǎng)系統(tǒng)的 一個分支；本發(fā)明雖然與電網(wǎng)互聯(lián)，但電網(wǎng)只是在風(fēng)力不足，光強不夠時，才以后 備電源方式為負(fù)載供電。
3、 能不間斷供電由于電網(wǎng)電力作為備用能源，當(dāng)蓄電池電壓低于預(yù)設(shè)點時， 電網(wǎng)向蓄電池充電，待到蓄電池充電達到高電壓預(yù)設(shè)值時，電網(wǎng)關(guān)閉，所以無論何 時，系統(tǒng)逆變器總能向負(fù)載送電，成為在線式不間斷供電電源，因此本發(fā)明無需使 用大量蓄電池存儲電能，以備無風(fēng)或陰天時使用。蓄電池就可以配得少一些，大大 節(jié)約了初期投資，同時也延長了蓄電池的壽命。
當(dāng)風(fēng)光互補系統(tǒng)需要維修時，系統(tǒng)總控制器按預(yù)設(shè)程序發(fā)出指令，選擇開關(guān)就 自動由風(fēng)光互補輸出切換到市電電網(wǎng)輸出。


4圖l為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中^~~^表示信息流，~^表示能量流。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
如圖l所示，與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，包括多個風(fēng)力發(fā)電機、光伏組
件2、總控制器3、離網(wǎng)逆變器4、選擇開關(guān)5、負(fù)荷配電柜6、蓄電池7、泄荷器 8，所述的多個風(fēng)力發(fā)電機以及光伏組件2的電流輸出端各自經(jīng)一整流器在總控制 器3內(nèi)直流并聯(lián)，該總控制器3經(jīng)離網(wǎng)逆變器4與選擇開關(guān)電5連接，該選擇開關(guān) 5與負(fù)荷配電柜6電連接，所述的總控制器3以及選擇開關(guān)5還通過相應(yīng)的傳感器 與電網(wǎng)連接，所述的總控制器3還與風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件2、離網(wǎng)逆變器4、選 擇開關(guān)5、蓄電池7、泄荷器8以及電網(wǎng)構(gòu)成電力信息連接，該蓄電池7與泄荷器 8電連接。
所述的多個風(fēng)力發(fā)電機采用兩臺50KW風(fēng)力發(fā)電機11、 12和一臺5KW風(fēng)力 發(fā)電機13，所述的光伏組件2采用5KW光伏組件；所述的風(fēng)力發(fā)電機為20KW以 上功率的風(fēng)力發(fā)電機時還包括風(fēng)機運行控制器14，該風(fēng)機運行控制器14與風(fēng)力發(fā) 電機通過相應(yīng)的傳感器構(gòu)成電力信息連接。
本實施例是程序化自動控制的風(fēng)光互補電源與電網(wǎng)共同組成的雙電源供電系 統(tǒng)。風(fēng)力、風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)是主電源，電網(wǎng)是自動控制下的用戶負(fù)載的后備電源。
本實施例是以2kW、 5kW、 10kW、 20kW、 50kW的單臺永磁直驅(qū)式風(fēng)機及 太陽電池組件為單個功率單元，由多個功率單元積木式模塊化組合，各功率單元直 流并聯(lián)后，由系統(tǒng)總控制器調(diào)控，再由一臺較大功率的離網(wǎng)逆變器經(jīng)選擇開關(guān)向負(fù) 載供電，形成300kW內(nèi)的中型多種功率的與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)。
工作原理如下
本系統(tǒng)在風(fēng)力發(fā)電機或太陽電池組件正常發(fā)電，或蓄電池有可供輸出的電能 時，通過系統(tǒng)總控制器調(diào)控，由逆變器經(jīng)選擇開關(guān)向負(fù)載供電，屬于風(fēng)光互補發(fā)電 系統(tǒng)。
當(dāng)風(fēng)電、光伏電力不足，或蓄電池電量達到預(yù)先設(shè)定低電壓值時，由總控制器 發(fā)出指令，打開市電電網(wǎng)供電電路，市電經(jīng)逆變器向負(fù)載供電。在保證不間斷供電 的同時，蓄電池也不會出現(xiàn)過放現(xiàn)象，大大提高蓄電池壽命期。當(dāng)風(fēng)光互補系統(tǒng)需要維修時，系統(tǒng)總控制器按預(yù)設(shè)程序發(fā)出指令，選擇開關(guān)就 自動由風(fēng)光互補輸出切換到市電電網(wǎng)輸出。通過上述技術(shù)措施本系統(tǒng)可實現(xiàn)全天候 不間斷供電。
主要技術(shù)指標(biāo)
1) 功率范圍
中功率多風(fēng)機并聯(lián)型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率范圍為20KW—300KW;
2) 功率檔次
中功率多風(fēng)機并聯(lián)型并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率檔次為2kW、 5KW、 IOKW、 20KW、 50kW的單臺風(fēng)機為單位功率單元，積木式組合，各功率單元直流并聯(lián)；
3) 系統(tǒng)額定電壓AC380V;
4) 系統(tǒng)控制
系統(tǒng)使用可編程控制器(PLC)能對風(fēng)機運行、整流器整流、最大功率跟蹤、 進行智能化統(tǒng)一管理和控制；
5) 對環(huán)境的要求
室外溫度—25°C +45°C;室內(nèi)溫度0°C +40°C;空氣相對濕度不超過
90% (25°C±5°C)，海拔高度不超過2000m;
6) 對風(fēng)能、太陽能資源的要求
a) 當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)速大于4.5m/s系統(tǒng)可使用區(qū)；
b) 當(dāng)?shù)啬昶骄L(fēng)速(V) : V》5m/s為良好使用區(qū)；
c) V^5.5m/s為非常好的使用地區(qū)；
7) 風(fēng)力發(fā)電機組、控制器、逆變器等主要部件使用壽命為20年。 基本構(gòu)成與主要技術(shù)參數(shù)-
1系統(tǒng)的基本構(gòu)成
1) FD13 — 50/12型50kW風(fēng)力發(fā)電機組(含風(fēng)機運行控制器)2臺；
2) FD5 —5/11型5kW風(fēng)力發(fā)電機組1臺；
3) 5kWP太陽電池組件；
4) FK—110型110kW系統(tǒng)總控制器1臺； c)WG150型150kW離網(wǎng)逆變器l臺；
2風(fēng)力發(fā)電機組技術(shù)參數(shù)
生產(chǎn)企業(yè)上海萬德風(fēng)力發(fā)電股份有限公司型號FD13 —50/12型風(fēng)輪直徑13m
葉片數(shù)量3只
葉片材料木芯玻璃纖維環(huán)氧涂覆調(diào)速方式失速
額定風(fēng)速12m/s切入風(fēng)速3.5m/s工作風(fēng)速范圍3m/s_25m/s額定功率50kW輸出電壓AC 380V塔架高度20m塔架重量4000 kg
發(fā)電機型式三相稀土永磁同步發(fā)電機
3FK—110型110kW系統(tǒng)總控制柜
系統(tǒng)總控器是將各種電子設(shè)備和電子元器件安裝在一個防護用的柜形結(jié)構(gòu)內(nèi)的電控設(shè)備，所以稱為控制柜。本系統(tǒng)總控制器具有整流、充電、放電、保護以及進行市電與風(fēng)電的切換。所有功能均由可編程控制器(PLC)程序化自動化實施。
生產(chǎn)企業(yè)上海萬德風(fēng)力發(fā)電股份有限公司
型 號FK—llO型
輸入電壓AC220V—450V;
輸入功率最大功率110kW;
輸出功率llOkW
輸出電壓DC 320V —620V ;
4離網(wǎng)逆變器
生產(chǎn)企業(yè)合肥陽光電源有限公司型號WG150K型輸入電壓DC 180V—300V;輸入功率110kW;輸出功率150kW輸出電壓AC 380V;5風(fēng)機運行控制器
10KW以下的風(fēng)機一般有尾舵，尾舵能在風(fēng)的壓力作用下實現(xiàn)調(diào)向控制、失速控制(功率調(diào)節(jié))和幷尾控制等運行控制功能，不需風(fēng)機運行控制器。
而20KW以上功率的風(fēng)力發(fā)電機組一般沒有尾舵，是電調(diào)型風(fēng)機，每臺風(fēng)力發(fā)電機組必需配備一臺獨立運行控制器一 《風(fēng)機運行控制器》，風(fēng)機運行控制器具有風(fēng)力機調(diào)向控制、失速控制(功率調(diào)節(jié))和剎車控制等運行控制功能；所有功能均由可編程控制器(PLC)程序化自動化實施。
權(quán)利要求
1.與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括多個風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件、總控制器、離網(wǎng)逆變器、選擇開關(guān)、負(fù)荷配電柜、蓄電池、泄荷器，所述的多個風(fēng)力發(fā)電機以及光伏組件的電流輸出端各自經(jīng)一整流器在總控制器內(nèi)直流并聯(lián)，該總控制器經(jīng)離網(wǎng)逆變器與選擇開關(guān)相連接，該選擇開關(guān)與負(fù)荷配電柜電連接，所述的總控制器以及選擇開關(guān)還與電網(wǎng)連接，所述的總控制器還通過相應(yīng)的傳感器與風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件、離網(wǎng)逆變器、選擇開關(guān)、蓄電池、泄荷器以及電網(wǎng)構(gòu)成電力信息連接，該蓄電池與泄荷器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所 述的多個風(fēng)力發(fā)電機采用兩臺50KW風(fēng)力發(fā)電機和一臺5KW風(fēng)力發(fā)電機，所述的 光伏組件采用5KW光伏組件。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于， 所述的風(fēng)力發(fā)電機為20KW以上功率的風(fēng)力發(fā)電機時還包括風(fēng)機運行控制器，該 風(fēng)機運行控制器與風(fēng)力發(fā)電機通過相應(yīng)的傳感器構(gòu)成電力信息連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及與電網(wǎng)互聯(lián)式風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)，包括多個風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件、總控制器、離網(wǎng)逆變器、選擇開關(guān)、負(fù)荷配電柜、蓄電池、泄荷器，所述的多個風(fēng)力發(fā)電機以及光伏組件的電流輸出端各自經(jīng)一整流器在總控制器內(nèi)直流并聯(lián)，該總控制器經(jīng)離網(wǎng)逆變器與選擇開關(guān)相連接，該選擇開關(guān)與負(fù)荷配電柜電連接，所述的總控制器以及選擇開關(guān)還與電網(wǎng)連接，所述的總控制器還通過相應(yīng)的傳感器與風(fēng)力發(fā)電機、光伏組件、離網(wǎng)逆變器、選擇開關(guān)、蓄電池、泄荷器以及電網(wǎng)構(gòu)成電力信息連接，該蓄電池與泄荷器連接。本發(fā)明具有并網(wǎng)風(fēng)光互補系統(tǒng)和離網(wǎng)風(fēng)光互補系統(tǒng)的雙重優(yōu)點，可實現(xiàn)在充分利用綠色能源的同時，確保初期投資少，而供電不間斷的用電安全。
文檔編號H02J7/35GK101677188SQ20081020015
公開日2010年3月24日 申請日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者賈大江 申請人:上海萬德風(fēng)力發(fā)電股份有限公司