小型水风光互补系统设计.doc

1、 毕业设计（论文） 题目 小型水风光互补系统设计 学生姓名 学 号 专 业 班 级 指导教师 评阅教师 完 成日期 :2015 年 10 月 22 日 毕业设计（论文）开题报告 题 目：小型水风光互补系统设计 学生姓名： 专 业： 电力系统及自动化 指导老师： 一、 课题来源 煤、石油、天然气等不可再生能源的使用量在世界各国不断上升，能源危机将成为人类最主要，最大的危机，发展可再生能源越来越成为世界各国的主攻研发方向和竞争目标，谁能领先，谁就会成为未来新贵，新霸主。电力作为重要的二次清洁能源，它的生产将主要依托可再生能源，从而如何利用可再生能源发电将是一个重大课题。 二、研究目的及意义 1、

2、利用 水能、风能 、太阳能 的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性 ; 2、 在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量 ; 3、 通过合理地设计与匹配，可以基本上由 水 风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。 三、研究的内容、途径及技术线路 水 风光互补发电系统主要由 水 力发电机组 、 风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。该系统是集 水能、 风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的 复合可再生能源发电系统。 1、水

3、 力发电部分是利用 水能 机将 水 能转换为机械能，通过 水 力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电 ; 2、 风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电 ; 3、 光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电 ; 4、 逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的 220v 交流电，保证交流电负载设备的正 常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量 ; 5、 控制部分根据

4、日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节 :一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的连续性和稳定性 ; 6、 蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 四、发展趋势 中国拥 有世界上最多的人口，近年来经济快速增长。但中国目前的能源结构主要依赖燃煤发电，从而对环境产生了许多负面影响，特别是对空气和水资源的污染。国际能源机构（ IEA）曾预

5、测从2005 年到 2030 年中国新增加的温室气体排放（ 42%）将和世界上其他国家排放总量（不包括印度，44%）相当。中国会取代美国成为世界上最大的温室气体排放国。发展可再生能源技术是减少温室气体排放和改善环境的有效措施之一。 3 可再生能源发电技术的应用，既包括大型的发电厂，如我国已经大规模发展的并网风力发电场、正在发展的太阳能并网发电场、也包括独立运作 的用于西部无电地区电力建设的集中供电系统（村落电站）和户用系统。 多年来，在我国各级政府的努力下，我国的无电人口已经从 2000 年的 5%左右减少到不足 1%，取得了举世瞩目的成就。但是，不容忽视的是，这些尚未解决用电问题的人口主要分

6、布在西北地区和孤岛，经济欠发达，交通不便利，生产性负载小，延伸电网的经济性非常差，甚至不可能。另外，我国还有大量的边防哨所，移动通信基站等，远离电网，迫切需要提供问稳定可靠的电力供应。可再生能源独立电站为满足这些需求提供了现实的可行性。 五、工作进度 起始日期 要求完成的内容及质量 1、 2015.6.12015.6.3 1、完成开题报告 2、 2015.6.32015.6.5 2、完成毕业生及（论文）初稿，指导老师审核 3、 2015.6.52015.6.6 3、完成毕业设计（论文），装订成册，连同电子文档一并上交指导老师。 4、 2015.6.62015.6.9 4、指导老师完成毕业设计（

7、论文）的批阅，评阅小组完成毕业设计（论文）的评阅。 5、 2015.6.92015.6.10 5、毕业答辩 六、参考文献 书籍： 1.光伏发电杂志 2.风力发电技术 3.水力发电技术 4.电气设备 5.直流系统设计 6.电气逆变技术 7.电机技术 8.网络资源 三峡电力职业学院 毕业设计（论文）课题任务书 （ 2015- 2016 学年） 学院名称： 课题名称 小型水风光互补系统设计 学生姓名 专业 发电厂及发电系统 学号 指导教师 任务书下达时间 2015.5 课题概述 ： 分布式电源，是指位于用户附近，所发电能就地利用，以 10 千伏及以下电压等级接入电网，且单个并网点总装机容量不超过 6

8、 兆瓦的发电项目。包括太阳 能、天然气、生物质能、风能、地热能、江河海洋能、资源综合利用发电等类型。 水 风光互补发电系统主要由 水 力发电机组 、 风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。该系统是集 水能、 风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。 (1)水 力发电部分是利用 水能 机将 水 能转换为机械能，通过 水 力发电机将机械能转换为电能，再通过控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电 ; (2)风力发电部分是利用风力机将风能转换为机械能，通过风力发电 机将机械能转换为电能，再通过

9、控制器对蓄电池充电，经过逆变器对负载供电 ; (3)光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电 ; (4)逆变系统由几台逆变器组成，把蓄电池中的直流电变成标准的 220v 交流电，保证交流电负载设备的正常使用。同时还具有自动稳压功能，可改善风光互补发电系统的供电质量 ; (5)控制部分根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对蓄电池组的工作状态进行切换和调节 :一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多 余的电能送往蓄电池组存储。发电量不能满足负载需要时，控制器把蓄电池的电能送往负载，保证了整个系统工作的

10、连续性和稳定性 ; (6)蓄电池部分由多块蓄电池组成，在系统中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电系统和光伏发电系统输出的电能转化为化学能储存起来，以备供电不足时使用。 风光互补发电系统根据风力和太阳辐射变化情况，可以在以下 七 种模式下运行 : 1、 风力发电机组单独向负载供电 ; 2、 光伏发电系统单独向负载供电 ; 3、 水 力发电机组单独向负载供电 ; 4、 水 力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电。 5、 风力发电机组和 水 力发电机 组 联合 向负载供电 ; 6、 风力发电机组和光伏发电系统联合向负载供电 ； 7、 三组同时 联合向负载供电。 水、 风 、 光互补发电

11、比单独 水力、 发电或光伏发电有以下优点 : 1、 利用 水能、风能 、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性 ; 5 2、 在保证同样供电的情况下，可大大减少储能蓄电池的容量 ; 3、 通过合理地设计与匹配，可以基本上由 水 风光互补发电系统供电，很少或基本不用启动备用电源如柴油机发电机组等，可获得较好的社会效益和经济效益。 要求阅读或检索的参考资料及文献（包括指定给学生阅读的外文资料）： 1.光伏发电杂志 2.风力发电技术 3.水力发电技术 4.电气设备 5.直流系统设计 6.电气逆变技术 7.电机技术 8.网络资源 设计（论文）成果要求： （包括外文翻译、开题

12、报告、设计或论文正文的数量和质量等要求等） 一、小型 光伏发电系统 二、小型 风力发电系统 三、 小型 水力发电系统 四、三能互补系统 其它要求： （如设计型课题的原始资料及主要参数要求或论文型课题的论点、论据、逻辑性要求等） 进度及要求 起止日期 要求完成的内容及质量 1、 2015.6.12015.6.3 2、 2015.6.32015.6.5 3、 2015.6.52015.6.6 4、 2015.6.62015.6.9 5、 2015.6.92015.6.10 1、完成开题报告 2、完成毕业设计（论文）初稿，指导老师审核。 3、完成毕业设计（论文），装订成册，连同电子文档一并上交指导老

13、师。 4、指导老师完成毕业设计（论文）的批阅，评阅小组完成毕业设计（论文）的评阅。 5、毕业答辩。 审核（教研室主任） 批准（系主任） 7 目 录 摘要 1 前言 1 1 小型 光伏发电系统 1 1.1 光伏发电的基本原理 1 1.2 光伏发电系统的组成 2 1.3 小型独立光伏发电系统 3 2 小型 风力发电系统 3 2.1 风力发电系统的基本原理 3 2.2 风力发电系统的组成 4 2.3 小型独立风力发电系统 5 3 小型 水力发电系统 6 3.1 水力发电系统基本原理 6 3.2 水力发电系统的组成 7 3.3 小型独立 水力发电系统 7 4 水风光 三能互补系统 8 4.1 水风光三

14、能互补系统基本原理 8 4.2 水风光三能互补系统的组成 9 4.3 水风光三能互补系统发电 10 4.3.1 水风光三能互补系统发电分析 其运行模式 10 5.水风光优缺点 13 致谢 14 参考文献 15 1 小型水风光互补系统 学 生：吴迪 指导教师：李玉清 （三峡大学职业技术学院） 摘要 水 风光互补发电系统主要由 水 力发电机组 、 风力发电机组、太阳能光伏电池组、控制器、蓄电池、逆变器、交流直流负载等部分组成，系统结构图见附图。该系统是集 水能、 风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。 关键词： 发电机组、并网发电、基本原理、控制器

15、、逆变器，交直流负载 前言 本论文主要论述太阳能独立发电系统，风力独立发电系统，水力 独立发电系统和水风光互补发电系统的有关重要问题，介绍了各自发电技术的基本原理，各自电力系统的重要组成等，主要的是及水风光互补系统、相关问题分析以及运行管理等知识。 1 小型光伏发电系统 本章摘要： 光伏发电部分利用太阳能电池板的光伏效应将光能转换为电能，然后对蓄电池充电，通过逆变器将直流电转换为交流电对负载进行供电。 本章 关键词： 光伏发电、太阳能、电池板、逆变器、 (直流电转换为交流电 ) 1.1 光伏发电的基本原理 太阳光照在半导体 p-n 结上，形成新的空穴 -电子对，在 p-n 结内建电场的作用下，

16、空穴由 n 区 流向 p 区，电子由 p 区流向 n 区，接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 2 太阳能发电有两种方式，一种是光 -热 -电转换方式，另一种是光 -电直接转换方式。 (1) 光 -热 -电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由 太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电。前一个 过程是光 -热转换过程 ;后一个过程是热 -电转换过程，与普通的火力发电一样 .太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵 510 倍。 (2) 光 -电直接转换方式该方式是利用光伏效应，将 太阳辐射 能直接转换成电能，光

17、 -电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应 而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点 .太阳能电池 寿命长，只要太 阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用 ;与火力发电、 核能 发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 1.2 系统组成 太阳能电池方阵、 直流操作箱、 光伏监控系统 ， 蓄电池组 ，充放电 控制器 ， 逆变器 ，交流配电 柜