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基本信息

項(xiàng)目名稱：
風(fēng)能綜合利用測(cè)試系統(tǒng)
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
新世紀(jì)以來(lái)，我國(guó)各地區(qū)出現(xiàn)了能源短缺以及冬夏兩季電力荒的嚴(yán)重問(wèn)題，為此我們提出了在城市家庭中推廣使用具有高效節(jié)能的新能源——風(fēng)能。 為確保小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)能夠在家庭中得到很好的應(yīng)用，我們?cè)O(shè)計(jì)制作了一套綜合測(cè)試系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的監(jiān)測(cè)和對(duì)發(fā)電數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期采集分析，可以得出太原地區(qū)的風(fēng)力狀況，以及系統(tǒng)運(yùn)行的節(jié)能和經(jīng)濟(jì)效益狀況的相關(guān)資料，為后續(xù)系統(tǒng)的應(yīng)用提供技術(shù)指導(dǎo)。
詳細(xì)介紹：
通過(guò)對(duì)山西大學(xué)物理樓的建筑特征的了解，以及考慮到研究的便利性和操作性，我們?cè)谖锢順堑臉琼敯仓昧祟~定功率為400W的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)受風(fēng)速影響，發(fā)出的交流電很不穩(wěn)定，于是，我們將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的三相線接入位于實(shí)驗(yàn)室的逆變控制器中（使用一段時(shí)間后，經(jīng)改裝得到的高效逆變控制器），經(jīng)過(guò)整流以后，可以直接逆變轉(zhuǎn)化成220V的交流電進(jìn)行使用，也可以將其存入在實(shí)驗(yàn)室安置的24V的蓄電池中，當(dāng)風(fēng)速無(wú)法達(dá)到直接轉(zhuǎn)換為220V交流電時(shí)，由蓄電池供應(yīng)。當(dāng)兩者都不夠的時(shí)候，它會(huì)自動(dòng)切換到市電供電，保證日常用電器的正常使用。由于該逆變控制系統(tǒng)無(wú)法充分利用低風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，我們?cè)谠瓉?lái)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改裝和調(diào)試。 在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)基礎(chǔ)上，我們?cè)O(shè)計(jì)制作了測(cè)試系統(tǒng)展板，通過(guò)它可以直觀全面的了解風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所有線路的各項(xiàng)數(shù)據(jù)狀況。 為了能夠充分反映太原市地區(qū)的風(fēng)力狀況以及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行狀況，我們利用單片機(jī)89C52制作了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，通過(guò)它可以對(duì)電路中電流電壓進(jìn)行跟蹤采集，并可以繪制一天或是全年的發(fā)電機(jī)線電壓和相電流變化曲線圖。通過(guò)曲線圖可以了解太原地區(qū)一天或是全年的風(fēng)力狀況。兩個(gè)單相電能表可以為我們節(jié)能效益和經(jīng)濟(jì)效益分析提供數(shù)據(jù)資料。

作品圖片

  • 風(fēng)能綜合利用測(cè)試系統(tǒng)
  • 風(fēng)能綜合利用測(cè)試系統(tǒng)

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

一、設(shè)計(jì)發(fā)明的目的 在全社會(huì)能耗中，城市建筑的相關(guān)能耗（包括建筑能耗、生活能耗、空調(diào)能耗等）已經(jīng)超過(guò)工業(yè)能耗，成為社會(huì)第一能耗大戶，占社會(huì)總能耗的 46.7%。故而在城市發(fā)展清潔、高效的新能源成為全球能源發(fā)展的潮流和趨勢(shì)。 在低碳建筑的推廣過(guò)程中，風(fēng)電建筑一體化是在繼太陽(yáng)能建筑一體化之后的另一個(gè)很好途徑。小型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)有風(fēng)能利用率高、起動(dòng)風(fēng)速低、無(wú)噪聲等眾多優(yōu)點(diǎn)，所以在城市建筑中小型低風(fēng)速垂直軸風(fēng)機(jī)有更加廣闊的應(yīng)用前景。 二、基本思路 1、安裝小型低風(fēng)速垂直軸風(fēng)機(jī)，設(shè)計(jì)一套監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)，從而建立城市風(fēng)機(jī)示范工程點(diǎn)。為后續(xù)數(shù)據(jù)采集，示范教學(xué)，風(fēng)況評(píng)估提供平臺(tái)。 2、采集整理數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)電狀況做出分析報(bào)告。 3、對(duì)城市風(fēng)況進(jìn)行分析，包括城市建筑對(duì)風(fēng)況的影響，高層建筑對(duì)風(fēng)況的影響，城市空曠區(qū)域風(fēng)力分析等，得出城市風(fēng)況的特點(diǎn)。 4、針對(duì)城市風(fēng)況以及城市建筑規(guī)劃特點(diǎn)，設(shè)計(jì)城市不同區(qū)域的風(fēng)機(jī)選型，風(fēng)機(jī)安裝位置，風(fēng)機(jī)組件融入城市建筑的方案。 三、創(chuàng)新點(diǎn) 建立小型風(fēng)機(jī)在城市中應(yīng)用示范點(diǎn)，對(duì)城市風(fēng)況進(jìn)行分析評(píng)估，以及對(duì)風(fēng)電建筑一體化的研究，從而推廣風(fēng)電設(shè)備在城市中的應(yīng)用。 四、技術(shù)指標(biāo)和技術(shù)關(guān)鍵 對(duì)城市不同風(fēng)力區(qū)域進(jìn)行設(shè)備選型、設(shè)備安裝高度設(shè)計(jì)以及融入建筑的設(shè)計(jì)，同時(shí)保證設(shè)備運(yùn)行效率和不影響城市外觀是該項(xiàng)目的技術(shù)指標(biāo)。 風(fēng)況評(píng)估需要使用專業(yè)軟件進(jìn)行分析，以保障設(shè)備的運(yùn)行效率。這是該項(xiàng)目的技術(shù)關(guān)鍵。

科學(xué)性、先進(jìn)性

一、先進(jìn)性和科學(xué)性 由于目前風(fēng)能的利用很局限，每個(gè)國(guó)家僅有一些大型的風(fēng)力發(fā)電站在對(duì)風(fēng)能的綜合情況進(jìn)行測(cè)量與研究，他們所給出的數(shù)據(jù)僅是一些地區(qū)性的，如果我們想知道具體到某個(gè)城市的風(fēng)能情況，我們就不得而知了。一旦你的數(shù)據(jù)沒有針對(duì)性，我們就無(wú)法全面準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)這個(gè)城市的風(fēng)能情況，這必然影響風(fēng)能在城市的普及，以及人們對(duì)風(fēng)能的認(rèn)識(shí)，使得其發(fā)展停滯不前。為此，該項(xiàng)目在以下方面體現(xiàn)了其先進(jìn)性和科學(xué)性。 1、該項(xiàng)目有一套實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，就是著重于對(duì)城市風(fēng)況進(jìn)行分析評(píng)估，以便為后續(xù)設(shè)備選型安裝和風(fēng)能利用在城市中的推廣提供相關(guān)資料。 2、采用風(fēng)能利用率高、起動(dòng)風(fēng)速低、無(wú)噪聲的小型低風(fēng)速垂直軸風(fēng)機(jī)，易于對(duì)風(fēng)力狀況進(jìn)行數(shù)據(jù)捕捉和分析。 3、為了減少城市建筑能耗，減少傳統(tǒng)能源對(duì)環(huán)境的污染，我們專門在實(shí)驗(yàn)室制作風(fēng)能應(yīng)用狀況展示板，這樣不僅利于學(xué)校教學(xué)研究，同時(shí)為市民對(duì)風(fēng)力的了解認(rèn)識(shí)提供實(shí) 物驗(yàn)證，示范教育作用更加直觀有效。

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

作品在山西大學(xué)第十五屆“創(chuàng)新挑戰(zhàn)杯”上獲得科技發(fā)明二等獎(jiǎng)

作品所處階段

運(yùn)行階段

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

實(shí)物展示、視頻展示、圖片展示、宣傳資料、設(shè)備運(yùn)行狀況展示板、測(cè)試數(shù)據(jù)資料、太原市風(fēng)況評(píng)估資料

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

該示范點(diǎn)的測(cè)試系統(tǒng)操作簡(jiǎn)易，便于數(shù)據(jù)采集，下一步我們將在逆變系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、智能控制方面加大力度研究，優(yōu)化系統(tǒng)使得數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制更加便利。優(yōu)勢(shì)將更加明顯。 該設(shè)備能為實(shí)驗(yàn)室提供部分照明需求，同時(shí)該測(cè)試系統(tǒng)適合在全國(guó)各個(gè)地方建立示范點(diǎn)，讓人們通過(guò)它了解到風(fēng)能的各個(gè)方面，此外該小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)適合于家庭和城市公共系統(tǒng)的推廣使用，而我們的測(cè)試數(shù)據(jù)及風(fēng)況評(píng)估體系能為該設(shè)備的推廣提供相關(guān)指導(dǎo)。物理電子工程學(xué)院實(shí)驗(yàn)室安裝的設(shè)備為風(fēng)能的推廣使用起到一個(gè)示范作用，將其置于實(shí)驗(yàn)室還可以為以后有興趣研究風(fēng)能方面的同學(xué)提供一個(gè)平臺(tái)。 從市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益角度看，我們的測(cè)試系統(tǒng)將為該設(shè)備的使用效率、安裝、選型、風(fēng)電建筑一體化設(shè)計(jì)、經(jīng)濟(jì)成本調(diào)研作出詳細(xì)系統(tǒng)的指導(dǎo)，此外從現(xiàn)有安裝設(shè)備的使用狀況看出該設(shè)備節(jié)具有很高的推廣價(jià)值。如果有好的政策導(dǎo)向，大力推廣該設(shè)備在城市中的使用，將大大減少對(duì)傳統(tǒng)能源的使用，減少化石能源對(duì)環(huán)境的污染。

同類課題研究水平概述

在《內(nèi)蒙古電力技術(shù)》期刊上有內(nèi)蒙古電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院的曹效義老師和內(nèi)蒙古電力科學(xué)研究院的薛志凌老師發(fā)表的《風(fēng)力發(fā)電與火力發(fā)電的節(jié)能減排效益比較分析》，他們進(jìn)行的是在合巴彥淖爾烏拉特后旗百萬(wàn)千瓦風(fēng)電場(chǎng)的相關(guān)研究與測(cè)量。 在2010中國(guó)可再生能源科技發(fā)展大會(huì)上由南京工業(yè)大學(xué)梁勤杰，朱躍釗等老師發(fā)表的《城市型小風(fēng)機(jī)發(fā)展概況》，他們對(duì)2010上海世博會(huì)風(fēng)電技術(shù)運(yùn)用進(jìn)行了調(diào)研。 1976 年在美國(guó)科羅拉多州建立了小型風(fēng)力裝置的試驗(yàn)中心。在這個(gè)試驗(yàn)中心 ,主要進(jìn)行新風(fēng)力裝置的試驗(yàn),其目的是測(cè)定風(fēng)力裝置的性能,并提出研究課題,還協(xié)助制造廠商定型產(chǎn)品以及為用戶提供必要的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和情報(bào)。 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外有關(guān)的研究都是針對(duì)于地區(qū)的大型風(fēng)力場(chǎng)，很少對(duì)具體的城市開展研究與測(cè)量。
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