CN101976986A - 一种利用多种能源互补发电的独立供电系统 - Google Patents

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刘光伟
张凤阁
王育欣
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Abstract

一种利用多种能源互补发电的独立供电系统，包括风力发电机通过三相整流电路与控制器连接，光伏电池板直接与控制器连接；控制器内包含充放电控制电路、整流滤波电路、光伏电池板自动跟踪控制电路；充放电控制电路与蓄电池相连，光伏电池板自动跟踪控制电路与光伏电池板支架上的步进电机相连，控制器与柴油发电机的开关连接，控制器还通过逆变电路与用户负载连接，柴油发电机直接与用户负载相连。本发明在充分考虑当地风能、太阳能资源分布情况下，结合用户需求，设计一套利用多种能源互补发电系统，最大限度的提高发电系统效率，降低成本。

Description

一种利用多种能源互补发电的独立供电系统
技术领域
本发明是一种利用多种能源互补发电的独立供电系统，属于可再生能源发电领域。
背景技术
传统的供电方式是由集中式大型发电厂发出的电能，经过电力系统的远距离多级变送为用户供电，然而常规电网难以覆盖或者有特殊需要的地区和用户则对独立供电系统的需求越来越大。独立供电系统电能产生可采用不同的方法，例如潮汐发电，太阳能电池，风力发电，柴油发电机等。由于潮汐能发电受到用户地理条件的限制（必须在海边地区）且技术复杂，而柴油发电机仍然消耗传统能源而且会污染环境，风力发电具有空间分布不均匀的缺点，太阳能发电则有时间分布不均匀的特点，因此采用任何一种方法发电都有局限性。
发明内容
为了克服采用单一能源发电的独立供电系统的不足，本发明提供了一种利用多种能源互补发电的独立供电系统。该发电系统在充分考虑当地风能、太阳能资源分布情况下，结合用户需求，设计一套利用多种能源互补发电系统，最大限度的提高发电系统效率，降低成本。
本发明的技术方案如下：
一种利用多种能源互补发电的独立供电系统，其特征在于：风力发电机通过三相整流电路与控制器连接，光伏电池板直接与控制器连接；控制器内包含充放电控制电路、整流滤波电路、光伏电池板自动跟踪控制电路；充放电控制电路与蓄电池相连，光伏电池板自动跟踪控制电路与光伏电池板支架上的步进电机相连，控制器与柴油发电机的开关相连，控制器还通过逆变电路与用户负载连接，柴油发电机直接与用户负载相连。
控制器内还包括温度检测保护电路和系统电压检测保护电路，温度检测保护电路和系统电压检测保护电路分别与系统中风力发电机、光伏电池板和控制器上安放的温度传感器和电压传感器相连。
蓄电池为铅酸蓄电池或者锂电池。
控制器还连接卸荷电阻。
本发明的有益效果是: 充分利用可再生能源发电，合理利用自然资源，保护环境；利用多种能源互补发电的独立供电系统可以解决边远地区用电，为渔船、游牧民和边防哨所等提供可靠用电；采用最大光电能量转换率的方案，提高光伏电池板利用效率，并配备柴油发电机，提高供电系统的可靠性，改善系统的经济和社会效益。
附图说明：
图 1 为利用多种能源互补发电的独立供电系统结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明进行具体说明：
图 1 为利用多种能源互补发电的独立供电系统结构示意图，如图所示，风力发电机通过三相整流电路与控制器连接，光伏电池板直接与控制器连接；风力发电机通过三相整流电路整流后与光伏电池板发出的电能一起送入控制器中；控制器内包含充放电控制电路、整流滤波电路、光伏电池板自动跟踪控制电路、温度检测保护电路和系统电压检测保护电路；充放电控制电路与蓄电池相连。光伏电池板自动跟踪控制电路与光伏电池板支架上的步进电机相连，温度检测保护电路和系统电压检测保护电路分别与系统中风力发电机、光伏电池板和控制器上安放的温度传感器和电压传感器相连。温度检测保护电路和系统电压检测保护电路可以实时检测系统，实现多种工作状态的实时切换，满足用户的供电需求，同时，对检测到的温度和电压信息通过控制器进行分析，实现监测系统的工作状态的作用，当系统出现问题时能及时作出响应，避免更大的损失。控制器与柴油发电机的开关连接，用来启动和关闭柴油发电机工作。控制器与逆变电路相连，通过逆变电路将直流电变换成交流电供用户负载使用。控制器与卸荷电阻相连。柴油发电机也与用户负载相连，可直接供给用户负载。
光伏电池板和风力发电机为可再生能源采集装置，可以分别将风能和太阳能转化为电能。蓄电池可以采用铅酸蓄电池或者锂电池，用于储存发电系统所发出电能中尚未被用户使用的多余电能。卸荷电阻为功率电阻，根据发电系统最大发电高功率值选取功率电阻。柴油发电机通过燃烧柴油产生电能，当可再生能源无法产生电能并且蓄电池中的电量耗尽的时候，可启动柴油发电机直接对用户供电，从而保证用户供电的可靠性。由于柴油发电机只在极端条件下使用，所以柴油发电机所产生的环境污染程度是很小的，可以忽略。另外，由于系统中柴油发电机作为应急电源的存在，使得该系统对用户供电的可靠性大大提高。
三相整流电路将风力发电机发出的三相交流电整流成直流电，与太阳能光伏电池发出的直流电一起送入控制器中的整流滤波电路进行电流调制。如果此时用户需要电能供给，则可以通过逆变电路将直流电转变成交流电供用户负载使用，如果用户此时不需要电能供给，则可将直流电能通过充放电控制电路输入蓄电池储存起来，若此时充放电控制电路检测到蓄电池已充满电，则所产生的直流电将通过卸荷电阻释放掉，保护蓄电池不因为过充而失效，延长了蓄电池的使用寿命。
由于风能和太阳能的时空分布不均匀，在系统使用过程中存在有一种可再生能源无法被正常利用发电的情况，此时控制器能够检测到系统中无法发电的供电设备，并通过控制电路将该设备与系统隔离，系统利用另外一种可再生能源发电。当只利用一种可再生能源发电或者太阳能和风能都无法被利用正常发出电能的时候，蓄电池将通过充放电控制电路来释放蓄电池中储存的电能通过逆变电路转换成交流电供给用户负载使用，若蓄电池中的电能也释放完后，则控制器启动柴油发电机直接对用户供电，从而保证用户供电的可靠性。控制器中的光伏电池板自动跟踪控制电路可以通过感光元件检测太阳高度角信息，并根据太阳高度角通过控制光伏电池板支架上的步进电机调整光伏电池板的角度，保证光伏电池板的光电能量转换率为最大值，提高系统的效率。

Claims (4)

1.一种利用多种能源互补发电的独立供电系统，其特征在于：风力发电机通过三相整流电路与控制器连接，光伏电池板直接与控制器连接；控制器内包含充放电控制电路、整流滤波电路、光伏电池板自动跟踪控制电路；充放电控制电路与蓄电池相连，光伏电池板自动跟踪控制电路与光伏电池板支架上的步进电机相连，控制器与柴油发电机的开关连接，控制器还通过逆变电路与用户负载连接，柴油发电机直接与用户负载相连。
2.根据权利要求1所述一种利用多种能源互补发电的独立供电系统，其特征在于：控制器内还包括温度检测保护电路和系统电压检测保护电路，温度检测保护电路和系统电压检测保护电路分别与系统中风力发电机、光伏电池板和控制器上安放的温度传感器和电压传感器相连。
3.根据权利要求1所述一种利用多种能源互补发电的独立供电系统，其特征在于：蓄电池为铅酸蓄电池或者锂电池。
4.根据权利要求1所述一种利用多种能源互补发电的独立供电系统，其特征在于：控制器还连接卸荷电阻。
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