基本信息
- 項目名稱：
- 基于無線局域網(wǎng)監(jiān)控的風光互補分布式電源的研究
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本系統(tǒng)具體設計及創(chuàng)新點如下所述：利用地方時和經(jīng)緯度計算出太陽高度角和太陽方位角，利用太陽能追光控制器控制太陽能單元實現(xiàn)智能追光，并通過無線傳感器網(wǎng)將追光數(shù)據(jù)、太陽能發(fā)電數(shù)據(jù)傳至上位機顯示。
- 詳細介紹：
- 本系統(tǒng)具體設計及創(chuàng)新點如下所述：利用地方時和經(jīng)緯度計算出太陽高度角和太陽方位角，利用太陽能追光控制器控制太陽能單元實現(xiàn)智能追光，并通過無線傳感器網(wǎng)將追光數(shù)據(jù)、太陽能發(fā)電數(shù)據(jù)傳至上位機顯示。利用由SG3525構(gòu)成的半橋式開關電源和由UC3875構(gòu)成的全橋式開關電源分別對太陽能發(fā)出的電、風能發(fā)出的電進行整流、穩(wěn)壓，得到性質(zhì)良好的直流電給蓄電池充電，并使用智能控制算法對蓄電池組進行充電管理，進行恒流充電，同時防止過沖、過放現(xiàn)象對蓄電池壽命的影響。對于風光互補發(fā)電系統(tǒng)整體而言，給出了微電網(wǎng)情況下獨立電源的優(yōu)化配置方案，使得風光互補發(fā)電系統(tǒng)整體的發(fā)電效率有較大的提高。另外，在整個系統(tǒng)中利用傳感器獲取系統(tǒng)的主要參數(shù)，并利用無線傳感器網(wǎng)絡將檢測到的參量信息傳至上位機，由上位機顯示參量，并對系統(tǒng)運行情況進行監(jiān)控。利用無線傳感器網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，擺脫了以往有線連接的局限性，提高了系統(tǒng)的靈活性和可控性，具有廣闊發(fā)展前景和實用價值。此外，本系統(tǒng)利用labview設計了一種用于上位機運行的能源管理系統(tǒng)，對微電網(wǎng)情況下獨立電源、能源分配及負載管理等方面進行合理、有效的監(jiān)控。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關鍵和主要技術(shù)指標
- 太陽能、風能作為綠色新能源，是未來能源發(fā)展的重點。本項目所涉及的系統(tǒng)是利用太陽能發(fā)電和風力發(fā)電自身的獨立性制成分布式電源，并將兩部分所產(chǎn)生的電能綜合利用，所以，太陽能發(fā)電、風能發(fā)電在發(fā)電效果上是互補。本系統(tǒng)具體設計及創(chuàng)新點如下所述：利用地方時和經(jīng)緯度計算出太陽高度角和太陽方位角，利用太陽能追光控制器控制太陽能單元實現(xiàn)智能追光，并通過無線傳感器網(wǎng)將追光數(shù)據(jù)、太陽能發(fā)電數(shù)據(jù)傳至上位機顯示。利用由SG3525構(gòu)成的半橋式開關電源和由UC3875構(gòu)成的全橋式開關電源分別對太陽能發(fā)出的電、風能發(fā)出的電進行整流、穩(wěn)壓，得到性質(zhì)良好的直流電給蓄電池充電，并使用智能控制算法對蓄電池組進行充電管理，進行恒流充電，同時防止過沖、過放現(xiàn)象對蓄電池壽命的影響。對于風光互補發(fā)電系統(tǒng)整體而言，給出了微電網(wǎng)情況下獨立電源的優(yōu)化配置方案，使得風光互補發(fā)電系統(tǒng)整體的發(fā)電效率有較大的提高。另外，在整個系統(tǒng)中利用傳感器獲取系統(tǒng)的主要參數(shù)，并利用無線傳感器網(wǎng)絡將檢測到的參量信息傳至上位機，由上位機顯示參量，并對系統(tǒng)運行情況進行監(jiān)控。利用無線傳感器網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，擺脫了以往有線連接的局限性，提高了系統(tǒng)的靈活性和可控性，具有廣闊發(fā)展前景和實用價值。此外，本系統(tǒng)利用labview設計了一種用于上位機運行的能源管理系統(tǒng)，對微電網(wǎng)情況下獨立電源、能源分配及負載管理等方面進行合理、有效的監(jiān)控。
科學性、先進性
- 現(xiàn)有的同類產(chǎn)品一般是大功率的大型發(fā)電設備，存在系統(tǒng)成本高，維護困難，靈活性和可控性不足等缺點，不適合于大面積的推廣。 本系統(tǒng)克服以上缺點，與單獨應用風能發(fā)電或太陽能電池相比，優(yōu)化管理，將兩種能源互補發(fā)電，可更有效地提高風能和太陽能的利用率，尤其是對于山區(qū)而言，太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以設置在山的向陽坡，而風力發(fā)電系統(tǒng)可以設置在山坳以及山坡迎風一側(cè)。如此分布系統(tǒng)可以充分的利用資源，提高了能源使用效率，縮短蓄電池的充電周期，減少了蓄電池的維護量，同時改善了供電品質(zhì)，降低了系統(tǒng)的成本。本系統(tǒng)選擇分布式發(fā)電方式可以增加系統(tǒng)的小型化，靈活性。此外，利用無線數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)測，從而對分布式電源進行監(jiān)控是本系統(tǒng)的另一大特點，此種方式擺脫了以往有線連接的局限性，提高了系統(tǒng)的靈活性和可控性，具有廣闊發(fā)展前景和實用價值。另外，本系統(tǒng)利用labview設計了一種用于上位機運行的能源管理系統(tǒng)，對微電網(wǎng)情況下獨立電源、能源分配及負載管理等方面進行合理、有效的監(jiān)控。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- (1)2007年11月——燕山大學第十二屆世紀杯特等獎 (2)2008年3月——燕山大學大學生科研立項重點項目 (3)2008年5月——以本作品為核心產(chǎn)品的《華夏風光互補有限公司創(chuàng)業(yè)計劃書》曾獲得“挑戰(zhàn)杯”2008河北省大學生創(chuàng)業(yè)計劃競賽二等獎 (4)2008年11月——燕山大學第十三屆世紀杯特等獎 (5)已申報國家發(fā)明專利；申請?zhí)枺?00910102295.8 (6)已申報國家發(fā)明專利；申請?zhí)枺?01010535578.9 (7)已申報國家實用新型專利；申請?zhí)枺?01020597371.X (8)本項目為國家自然科學基金重點項目《基于可再生能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)能量變換、控制與并網(wǎng)運行研究》（50837003）支持的子項目
作品所處階段
- 中試階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 合作
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 模型 圖紙 現(xiàn)場演示 樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預測
- 本項目所涉及的系統(tǒng)是利用太陽能發(fā)電和風力發(fā)電自身的獨立性制成分布式電源，并將兩部分所產(chǎn)生的電能綜合利用，所以，太陽能發(fā)電、風能發(fā)電在發(fā)電效果上是互補。本系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢有以下幾點：(1)利用太陽能追光控制器控制太陽能單元實現(xiàn)智能追光;(2)利用智能控制算法對蓄電池組進行充電管理，進行恒流充電，同時防止過沖、過放現(xiàn)象對蓄電池壽命的影響；(3)對于風光互補發(fā)電系統(tǒng)整體而言，給出了微電網(wǎng)情況下獨立電源的優(yōu)化配置方案，使得風光互補發(fā)電系統(tǒng)整體的發(fā)電效率有較大的提高;(4)利用傳感器獲取系統(tǒng)的主要參數(shù)，并利用無線傳感器網(wǎng)絡將檢測到的參量信息傳至上位機，由上位機對系統(tǒng)進行參量顯示、運行監(jiān)控;(5)利用labview設計了一種用于上位機運行的能源管理系統(tǒng)，對微電網(wǎng)情況下獨立電源、能源分配及負載管理等方面進行合理、有效的監(jiān)控。
同類課題研究水平概述
- 1、自動追光裝置： 采用固定式安裝的產(chǎn)品不能根據(jù)太陽位置的變化調(diào)整太陽能裝置的姿態(tài)，從而太陽能的采集及利用率較低，尤其在早晨和傍晚，太陽能的利用率幾乎為0，長遠投資成本大，性價比較低。而采用光學傳感器技術(shù)的產(chǎn)品雖然可以實現(xiàn)太陽能裝置姿態(tài)的調(diào)整，但產(chǎn)品一般安裝在室外，自然條件對光學傳感器的靈敏度影響非常大，時間一長，使追光的效果逐漸降低，還要花費大量的時間和金錢對整個系統(tǒng)進行維護。同時整個追光過程電機都要進行旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)有產(chǎn)品大部分采用蝸輪蝸桿的機械結(jié)構(gòu)，其傳動效率較低，系統(tǒng)本身對能源的消耗也比較大2、風光互補部分： 據(jù)筆者了解，對于普遍的風光發(fā)電技術(shù)現(xiàn)在較為成熟，其工作方式是通過電能DC-AC-DC的變化而最終實現(xiàn)并網(wǎng)的。但就現(xiàn)在的電力電子技術(shù)而言，對于單獨的大功率太陽能發(fā)電系統(tǒng)和單獨的大型風力發(fā)電系統(tǒng)使其輸出波形只含有較小諧波，并網(wǎng)控制都是極為復雜的，對于多維互補發(fā)電技術(shù)而言，其逆變并網(wǎng)的波形控制更加復雜、困難的。對此本系統(tǒng)將不考慮并網(wǎng)問題，而是重在解決雙電源充電問題，為此設計了一套充電管理系統(tǒng)，可以比較好的協(xié)調(diào)兩個充電單元同時有保證對電池的無損性。此外，本系統(tǒng)采取分布式的發(fā)電方式，即風力發(fā)電單元和太陽能發(fā)電單元分開設置，尤其是對于山區(qū)而言，太陽能發(fā)電系統(tǒng)可以設置在山的向陽坡，而風力發(fā)電系統(tǒng)可以設置在山坳以山坡迎風一側(cè)如此分布系統(tǒng)可以充分的利用了資源，獲取較多的能源。 3、網(wǎng)絡監(jiān)控部分： 在本系統(tǒng)中，我們改變了以往對于發(fā)電機參數(shù)信息的有線數(shù)據(jù)傳輸，而采用無線傳感器網(wǎng)絡對整個風光互補系統(tǒng)關鍵參數(shù)進行實時監(jiān)控，對于部分設備進行遠程控制，提高了整個系統(tǒng)的可視性，同時更加適應分布式小電源其自身特性，使得系統(tǒng)靈活性有了一個飛躍性的提升。本系統(tǒng)采用通信鏈路由單一的太陽能或風能發(fā)電單元無線節(jié)點連接，可靈活改變節(jié)點位置或者增加和減少節(jié)點數(shù)量，具有功能齊全、軟件豐富、可靠性高、操作使用方便、配置靈活、經(jīng)濟實用等特點，可全面監(jiān)控太陽能發(fā)電單元、風力發(fā)電單元、逆變單元、電網(wǎng)潮流等參數(shù)，以及設備開、停、供電狀態(tài)等生產(chǎn)參數(shù)，可匯接多個太陽能、風能發(fā)電環(huán)節(jié)子系統(tǒng)。同時設計了一種用于上位機運行的能源管理系統(tǒng)，對微電網(wǎng)情況下獨立電源進行合理、有效的監(jiān)控。
