CN104405587A - 一种小型离网风力发电系统及风电功率预测方法 - Google Patents

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    • Y02E10/72—Wind turbines with rotation axis in wind direction

Abstract

本发明涉及一种小型离网风力发电系统，属于风力发电技术领域。该风力发电系统包括塔架和风力发电装置；风力发电装置包括由传统轴依次连接的叶片、减速箱和发电机；塔架顶端固定有一个竖直的轴；轴上设有轴承；风力发电装置固定在轴承上；发电机设置在轴承的一侧，叶片和减速箱设置在轴承的另一侧；发电机的输出连接有稳压器，稳压器的输出连接有锂电池组，锂电池通过逆变器将电能输出。本发明的小型离网风力发电系统，其中的风力发电装置可在水平方向旋转，以适应风向的改变。

Description

一种小型离网风力发电系统及风电功率预测方法
技术领域
本发明涉及一种小型离网风力发电系统及风电功率预测方法，属于风力发电技术领域。
背景技术
随着新能源行业的快速发展，国家不断提倡绿色环保低碳生活，风电装机容量在我国不断上升，风力资源丰富的西北地区、内蒙古、东南沿海等地区逐渐被风力发电覆盖，风电机组的功率等级不断上升，从几百千瓦到几兆瓦。同时风力发电的应用范围越来越广，并且由广泛应用的并网型逐渐引申出了离网型机组。离网型机组在供暖、海水淡化、孤岛照明等领域有着很好的发展前景。离网型机组的应用可以针对不同的负载类型来匹配。
但是，现有的离网型机组在功率较大，只适用于风能较为集中的地区，在风力和风向变化较多的地区，就不太适用了。
同时，为了进行风力发电功率的预测，也需要一种可以快速布置，以收集数据的设备。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种结构简单、具有转向功能的风力发电系统。
本发明为解决上述技术问题提出的第一种技术方案是：一种小型离网风力发电系统，包括塔架和风力发电装置；所述风力发电装置包括由传统轴依次连接的叶片、减速箱和发电机；所述塔架顶端固定有一个竖直的轴；所述轴上设有轴承；所述风力发电装置固定在所述轴承上；所述发电机设置在所述轴承的一侧，所述叶片和减速箱设置在所述轴承的另一侧；所述发电机的输出端连接有稳压器，所述稳压器的输出端连接有锂电池组，所述锂电池组通过逆变器将电能输出。
本发明的小型离网风力发电系统，其中风力发电装置可在水平方向旋转，以适应风向的改变。为了防止风速较高时风力发电装置的旋转速度过快，将发电机置于水平旋转轴上，增加旋转惯量，有效降低自身的旋转速度防止损坏。并且直接设置有锂电池组和充电、逆变器，这样，引出电缆即为市电，方便使用。
上述方案进一步的改进在于，所述轴是中空结构，其中可容纳电缆，以方便接线。
上述方案进一步的改进在于，所述叶片到所述轴承的距离小于所述发电机到所述轴承的距离；所述发电机外壳上安装有调向尾舵，进一步利于风力发电装置调整方向。
上述方案更进一步的改进在于，所述稳压器、锂电池组和逆变器安置在所述发电机前方。这样可以进一步增加转动惯量。
本发明为解决上述技术问题提出的第二种技术方案是：一种风电功率预测的方法，包括如下步骤：
（a）统计一段时间内的单个风力发电系统的输出功率，并计算每日平均功率X；
（b）计算验证函数：                                                ；上式中，σ为扩展常数，Xm为时间m内每日平均功率X的集合；
（c）计算预测结果： 上式中，m≤n且m∈N；为权值。
上述方案进一步的改进在于：在已统计的输出功率的时间段内，在其中任意选两日的数据；将日期在先的作为Xm，日期在后的作为代入步骤（b）公式中，计算所述σ值。
上述方案进一步的改进在于：在已统计的输出功率的时间段内，在其中任意选两日的数据；将日期在先的作为，日期在后的作为代入步骤（c）公式中，计算所述值。
本发明提供的风电功率预测的方法，利用快速布置的小型风力发电系统，进行数据统计，然后根据经验值，计算扩展常数和权值，最终得出预测结果，统计时间越长，则误差越小。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明一个优选的实施例结构示意图。
图中标号示意如下：1-塔架，2-轴，3-轴承，4-叶片，5-减速箱，6-发电机，7-调向尾舵，8-锂电池组。
具体实施方式
实施例
本实施例的小型离网风力发电系统，如图1所示，包括塔架1以及在塔架1顶端、可水平旋转的风力发电装置；风力发电装置包括以传动轴依次连接起来的叶片4、减速箱5和发电机6；塔架1顶端固定有一个竖直的轴2；轴2上设有轴承3；风力发电装置即固定在轴承3上；发电机6设置在轴承3的一侧，叶片4和减速箱5设置在轴承3的另一侧；发电机6的输出端连接有稳压器，稳压器的输出端连接有锂电池组8，锂电池组8通过逆变器将电能输出。
稳压器、逆变器与锂电池组8整合在一起，安装在发电机6的前方，进一步增加风力发电装置的水平旋转惯量。
轴2是中空结构，其中容纳有逆变器6的输出电缆，这样，可以在下方便捷的接线。
如图1中所示，叶片4到轴承3的距离小于发电机6到轴承3的距离，结合发电机6自重较大的特点，这样，风力发电装置的旋转惯量非常大，可以有效的防止旋转过快。同时发电机6的外壳上安装有调向尾舵7，结合发电机6自身的悬臂较长的特点，可以保证叶片4始终朝向来风方向。
本实施例的小型离网风力发电系统，结构简单，适用低功率发电机，更适合用在偏远地区或农村地区，离网提供照明、供暖等用电。尤其是，本实施例的输出电缆直接输出市电电压，可以极其方便的使用。
利用以上系统，可以按照如下方法进行风电功率计算：
（a）统计一段时间内的单个风力发电系统的输出功率，并计算每日平均功率X；
（b）计算验证函数： ；上式中，σ为扩展常数，Xm为时间m内每日平均功率X的集合；
（c）计算预测结果： 上式中，m≤n且m∈N；为权值。
在已统计的输出功率的时间段内，在其中任意选两日的数据；将日期在先的作为Xm，日期在后的作为代入步骤（b）公式中，计算所述σ值。
在已统计的输出功率的时间段内，在其中任意选两日的数据；将日期在先的作为，日期在后的作为代入步骤（c）公式中，计算所述值。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种小型离网风力发电系统，包括塔架和风力发电装置；所述风力发电装置包括由传统轴依次连接的叶片、减速箱和发电机；其特征在于，所述塔架顶端固定有一个竖直的轴；所述轴上设有轴承；所述风力发电装置固定在所述轴承上；所述发电机设置在所述轴承的一侧，所述叶片和减速箱设置在所述轴承的另一侧；所述发电机的输出连接有稳压器，所述稳压器的输出连接有锂电池组，所述锂电池通过逆变器将电能输出。
2.如权利要求1所述的小型离网风力发电系统，其特征在于：所述轴是中空结构，其中可容纳电缆。
3.如权利要求1或2所述的小型离网风力发电系统，其特征在于：所述叶片到所述轴承的距离小于所述发电机到所述轴承的距离；所述发电机外壳上安装有调向尾舵。
4.如权利要求3所述的小型离网风力发电系统，其特征在于：所述稳压器、锂电池组和逆变器安置在所述发电机前方。
5.一种使用如权利要求1所述的系统进行风电功率预测的方法，其特征在于包括如下步骤：
（a）统计一段时间内的单个风力发电系统的输出功率，并计算每日平均功率X；
（b）计算验证函数：                                               ；上式中，σ为扩展常数，Xm为时间m内每日平均功率X的集合；
（c）计算预测结果：  上式中，m≤n且m∈N； 为权值。
6.如权利要求5所述的风电功率预测的方法，其特征在于：在已统计的输出功率的时间段内，在其中任意选两日的数据；将日期在先的作为Xm，日期在后的作为 ；将该Xm 和 代入步骤（b）公式中，计算所述σ值。
7.如权利要求5或6所述的风电功率预测的方法，其特征在于：在已统计的输出功率的时间段内，在其中任意选两日的数据；将日期在先的作为 ，日期在后的作为代入步骤（c）公式中，计算所述 值。
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