基本信息
- 项目名称：
- 基于无线局域网监控的风光互补分布式电源的研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 本系统具体设计及创新点如下所述：利用地方时和经纬度计算出太阳高度角和太阳方位角，利用太阳能追光控制器控制太阳能单元实现智能追光，并通过无线传感器网将追光数据、太阳能发电数据传至上位机显示。
- 详细介绍：
- 本系统具体设计及创新点如下所述：利用地方时和经纬度计算出太阳高度角和太阳方位角，利用太阳能追光控制器控制太阳能单元实现智能追光，并通过无线传感器网将追光数据、太阳能发电数据传至上位机显示。利用由SG3525构成的半桥式开关电源和由UC3875构成的全桥式开关电源分别对太阳能发出的电、风能发出的电进行整流、稳压，得到性质良好的直流电给蓄电池充电，并使用智能控制算法对蓄电池组进行充电管理，进行恒流充电，同时防止过冲、过放现象对蓄电池寿命的影响。对于风光互补发电系统整体而言，给出了微电网情况下独立电源的优化配置方案，使得风光互补发电系统整体的发电效率有较大的提高。另外，在整个系统中利用传感器获取系统的主要参数，并利用无线传感器网络将检测到的参量信息传至上位机，由上位机显示参量，并对系统运行情况进行监控。利用无线传感器网进行数据传输，摆脱了以往有线连接的局限性，提高了系统的灵活性和可控性，具有广阔发展前景和实用价值。此外，本系统利用labview设计了一种用于上位机运行的能源管理系统，对微电网情况下独立电源、能源分配及负载管理等方面进行合理、有效的监控。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 太阳能、风能作为绿色新能源，是未来能源发展的重点。本项目所涉及的系统是利用太阳能发电和风力发电自身的独立性制成分布式电源，并将两部分所产生的电能综合利用，所以，太阳能发电、风能发电在发电效果上是互补。本系统具体设计及创新点如下所述：利用地方时和经纬度计算出太阳高度角和太阳方位角，利用太阳能追光控制器控制太阳能单元实现智能追光，并通过无线传感器网将追光数据、太阳能发电数据传至上位机显示。利用由SG3525构成的半桥式开关电源和由UC3875构成的全桥式开关电源分别对太阳能发出的电、风能发出的电进行整流、稳压，得到性质良好的直流电给蓄电池充电，并使用智能控制算法对蓄电池组进行充电管理，进行恒流充电，同时防止过冲、过放现象对蓄电池寿命的影响。对于风光互补发电系统整体而言，给出了微电网情况下独立电源的优化配置方案，使得风光互补发电系统整体的发电效率有较大的提高。另外，在整个系统中利用传感器获取系统的主要参数，并利用无线传感器网络将检测到的参量信息传至上位机，由上位机显示参量，并对系统运行情况进行监控。利用无线传感器网进行数据传输，摆脱了以往有线连接的局限性，提高了系统的灵活性和可控性，具有广阔发展前景和实用价值。此外，本系统利用labview设计了一种用于上位机运行的能源管理系统，对微电网情况下独立电源、能源分配及负载管理等方面进行合理、有效的监控。
科学性、先进性
- 现有的同类产品一般是大功率的大型发电设备，存在系统成本高，维护困难，灵活性和可控性不足等缺点，不适合于大面积的推广。 本系统克服以上缺点，与单独应用风能发电或太阳能电池相比，优化管理，将两种能源互补发电，可更有效地提高风能和太阳能的利用率，尤其是对于山区而言，太阳能发电系统可以设置在山的向阳坡，而风力发电系统可以设置在山坳以及山坡迎风一侧。如此分布系统可以充分的利用资源，提高了能源使用效率，缩短蓄电池的充电周期，减少了蓄电池的维护量，同时改善了供电品质，降低了系统的成本。本系统选择分布式发电方式可以增加系统的小型化，灵活性。此外，利用无线数据传输与监测，从而对分布式电源进行监控是本系统的另一大特点，此种方式摆脱了以往有线连接的局限性，提高了系统的灵活性和可控性，具有广阔发展前景和实用价值。另外，本系统利用labview设计了一种用于上位机运行的能源管理系统，对微电网情况下独立电源、能源分配及负载管理等方面进行合理、有效的监控。
获奖情况及鉴定结果
- (1)2007年11月——燕山大学第十二届世纪杯特等奖 (2)2008年3月——燕山大学大学生科研立项重点项目 (3)2008年5月——以本作品为核心产品的《华夏风光互补有限公司创业计划书》曾获得“挑战杯”2008河北省大学生创业计划竞赛二等奖 (4)2008年11月——燕山大学第十三届世纪杯特等奖 (5)已申报国家发明专利；申请号：200910102295.8 (6)已申报国家发明专利；申请号：201010535578.9 (7)已申报国家实用新型专利；申请号：201020597371.X (8)本项目为国家自然科学基金重点项目《基于可再生能源的分布式发电系统能量变换、控制与并网运行研究》（50837003）支持的子项目
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 合作
作品可展示的形式
- 实物、产品 模型 图纸 现场演示 样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 本项目所涉及的系统是利用太阳能发电和风力发电自身的独立性制成分布式电源，并将两部分所产生的电能综合利用，所以，太阳能发电、风能发电在发电效果上是互补。本系统技术优势有以下几点：(1)利用太阳能追光控制器控制太阳能单元实现智能追光;(2)利用智能控制算法对蓄电池组进行充电管理，进行恒流充电，同时防止过冲、过放现象对蓄电池寿命的影响；(3)对于风光互补发电系统整体而言，给出了微电网情况下独立电源的优化配置方案，使得风光互补发电系统整体的发电效率有较大的提高;(4)利用传感器获取系统的主要参数，并利用无线传感器网络将检测到的参量信息传至上位机，由上位机对系统进行参量显示、运行监控;(5)利用labview设计了一种用于上位机运行的能源管理系统，对微电网情况下独立电源、能源分配及负载管理等方面进行合理、有效的监控。
同类课题研究水平概述
- 1、自动追光装置： 采用固定式安装的产品不能根据太阳位置的变化调整太阳能装置的姿态，从而太阳能的采集及利用率较低，尤其在早晨和傍晚，太阳能的利用率几乎为0，长远投资成本大，性价比较低。而采用光学传感器技术的产品虽然可以实现太阳能装置姿态的调整，但产品一般安装在室外，自然条件对光学传感器的灵敏度影响非常大，时间一长，使追光的效果逐渐降低，还要花费大量的时间和金钱对整个系统进行维护。同时整个追光过程电机都要进行旋转，现有产品大部分采用蜗轮蜗杆的机械结构，其传动效率较低，系统本身对能源的消耗也比较大2、风光互补部分： 据笔者了解，对于普遍的风光发电技术现在较为成熟，其工作方式是通过电能DC-AC-DC的变化而最终实现并网的。但就现在的电力电子技术而言，对于单独的大功率太阳能发电系统和单独的大型风力发电系统使其输出波形只含有较小谐波，并网控制都是极为复杂的，对于多维互补发电技术而言，其逆变并网的波形控制更加复杂、困难的。对此本系统将不考虑并网问题，而是重在解决双电源充电问题，为此设计了一套充电管理系统，可以比较好的协调两个充电单元同时有保证对电池的无损性。此外，本系统采取分布式的发电方式，即风力发电单元和太阳能发电单元分开设置，尤其是对于山区而言，太阳能发电系统可以设置在山的向阳坡，而风力发电系统可以设置在山坳以山坡迎风一侧如此分布系统可以充分的利用了资源，获取较多的能源。 3、网络监控部分： 在本系统中，我们改变了以往对于发电机参数信息的有线数据传输，而采用无线传感器网络对整个风光互补系统关键参数进行实时监控，对于部分设备进行远程控制，提高了整个系统的可视性，同时更加适应分布式小电源其自身特性，使得系统灵活性有了一个飞跃性的提升。本系统采用通信链路由单一的太阳能或风能发电单元无线节点连接，可灵活改变节点位置或者增加和减少节点数量，具有功能齐全、软件丰富、可靠性高、操作使用方便、配置灵活、经济实用等特点，可全面监控太阳能发电单元、风力发电单元、逆变单元、电网潮流等参数，以及设备开、停、供电状态等生产参数，可汇接多个太阳能、风能发电环节子系统。同时设计了一种用于上位机运行的能源管理系统，对微电网情况下独立电源进行合理、有效的监控。
