CN114024342B - 一种风光蓄能发电综合管理系统 - Google Patents

一种风光蓄能发电综合管理系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种风光蓄能发电综合管理系统,包括光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、电能预处理系统、储能单元和系统运行监控中心;光伏发电系统利用太阳光能产生光电能;风力发电系统利用自然风产生风电能,同时产生风动能;抽水蓄能发电系统利用风动能进行抽水蓄能发电,产生水电能;电能预处理系统对光电能、风电能和水电能进行储能预处理;储能单元储存光电能、风电能和水电能,并向负载端和/或市政电网输送电能;系统运行监控中心监控光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、储能单元的运行情况。本申请将光伏发电、风力发电和抽水蓄能发电进行适应性的相互融合,共同作用,相互补充,实现了低成本高效的连续供电。

Description

一种风光蓄能发电综合管理系统
技术领域
本申请属于新能源综合利用技术领域,具体涉及一种风光蓄能发电综合管理系统。
背景技术
太阳能和风能发电具有时空波动特征,为了保证连续平稳供电,减少对电网的冲击,需要配备储能装置。以电池为代表的电化学储能投资成本高,不适合大规模储能,抽水蓄能是一种成本低、效率高的物理储能方式。抽水蓄能在和太阳能、风能结合时,通常都是用光伏或风力机发的电驱动电机抽水,然后再放水发电的形式,从电能转变为水的机械能时会有很大的损失。
光伏发电和风力发电的安装场地有很多相似之处,都需要开阔地带,或者丘陵地带。以往的新能源项目建设,通常只考虑一种新能源形式,其实光伏发电和风力发电是完全可以混合安装的,这样在光照环境不好时(例如阴天),通常意味着自然风会比较大,有利于风力发电;而当风力更强时,还可以产生更多的动力,这部分动力完全可通过抽水蓄能储存起来,而天气晴朗时,光伏发电又可以产生更多的电能。
太阳能、风能、抽水蓄能完全可以做到相互补充,既能充分利用场地条件,又能共同作用产生更多的清洁能源,而难点就在于如何将三种发电形式进行适应性的相互融合,实现低成本高效的连续供电。
发明内容
本申请提出了一种风光蓄能发电综合管理系统,通过将风力发电和抽水蓄能发电两种形式有效结合,弥补光伏发电受光照影响大的缺点,将三种发电形式进行适应性的相互融合,使其共同作用,相互补充,以实现低成本高效的连续供电。
为实现上述目的,本申请提供了如下方案:
一种风光蓄能发电综合管理系统,包括光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、电能预处理系统、储能单元和系统运行监控中心;
所述光伏发电系统用于利用太阳光能产生光电能;
所述风力发电系统用于利用自然风产生风电能,同时产生风动能;
所述抽水蓄能发电系统用于利用所述风动能进行抽水蓄能发电,产生水电能;
所述电能预处理系统用于对所述光电能、所述风电能和所述水电能进行储能预处理,并达到预设的储能要求,所述储能预处理包括电流汇集和电压调整;
所述储能单元由若干个储能模组组成,所述储能模组用于储存所述光电能、所述风电能和所述水电能,以及采用循环放电方式向负载端和/或市政电网输送电能,所述储能单元还用于监测所述储能模组的电能存量数据;
所述系统运行监控中心用于监控所述光伏发电系统、所述风力发电系统、所述抽水蓄能发电系统、所述储能单元的运行情况,并发出预警信号。
可选的,所述光伏发电系统包括若干个光伏发电单元;
所述光伏发电单元包括光伏面板、可调面板支架、光感监测装置和光电能分析装置;
所述光伏面板与所述可调面板支架固定连接;
所述光伏面板用于利用太阳能产生所述光电能;
所述光感监测装置用于采集太阳光照射角度,并根据所述太阳光照射角度,控制所述可调面板支架调整所述光伏面板的迎光角度;
所述光感监测装置还用于根据所述太阳光照射角度和太阳光照射强度,得到光照数据;
所述光电能分析装置用于根据所述光照数据得到所述光伏面板的预估光电数据,并根据所述预估光电数据判断所述光伏面板的实际发电量是否正常,若不正常,所述光电能分析装置向所述系统运行监控中心发出光伏异常预警。
可选的,所述光伏发电单元还包括面板清洁装置;
当所述实际发电量不正常时,所述光电能分析装置还用于控制所述面板清洁装置对所述光伏面板进行清洁处理,若清洁处理后所述实际发电量依然不正常,所述光电能分析装置向所述系统运行监控中心发出所述光伏异常预警。
可选的,所述风力发电系统包括塔筒、机舱、发电风叶、风力发电机、风动能风叶、动力连杆装置、风感监测装置和风电能分析装置;
所述风力发电机安装于所述机舱内部,所述发电风叶安装于所述机舱的前端,所述风动能风叶安装于所述机舱的尾端,所述机舱安装于所述塔筒顶部;
所述发电风叶用于利用自然风带动所述风力发电机产生所述风电能;
所述风感监测装置用于采集自然风的风向和强度,生成风力数据;
所述风电能分析装置用于根据所述风力数据生成预估风电数据,所述风电能分析装置还用于根据所述预估风电数据判断所述风力发电机的实际发电数据是否正常,若不正常,所述风电能分析装置向所述系统运行监控中心发出风电异常预警;
所述风动能风叶用于利用自然风产生风力转动,并带动所述动力连杆装置产生所述风动能。
可选的,所述风力发电系统还包括舵机调整装置和风叶调整装置;
所述舵机调整装置用于根据所述风力数据,调整所述机舱的水平角度;
所述风叶调整装置用于根据所述风力数据,调整所述发电风叶的垂直角度。
可选的,所述抽水蓄能发电系统包括上水池、下水池、泵水装置、水力发电机、泵水监测装置;
所述上水池和所述下水池用于储存水,所述下水池的最高水位低于所述上水池的池底;
所述泵水装置用于在所述风动能的作用下,将所述下水池中的水泵入所述上水池中;
所述上水池的水向所述下水池泄流过程中,带动所述水力发电机产生所述水电能;
所述泵水监测装置用于根据所述水电能,判断所述泵水装置的泵水效率是否正常,若不正常,所述泵水监测装置向所述系统运行监控中心发出抽水蓄能异常预警。
可选的,所述抽水蓄能发电系统还包括泄流控制装置、泄流监测装置和水电能分析装置;
所述泄流控制装置位于所述上水池和所述水力发电机之间,所述泄流控制装置用于控制所述上水池的水向所述下水池泄流的水量;
所述泄流监测装置用于监测所述上水池的水向所述下水池泄流的水量,并生成泄流数据;
所述水电能分析装置用于根据所述泄流数据生成预估水电数据,所述水电能分析装置还用于根据所述预估水电数据判断所述水力发电机的实际发电数据是否正常,若不正常,所述水电能分析装置向所述系统运行监控中心发出水电异常预警。
可选的,所述储能模组位于所述上水池和/或所述下水池。
可选的,所述储能单元还包括电能分配装置;
所述电能分配装置用于根据所述负载端的需电情况,控制部分所述储能模组输出电能;
所述储能分配装置还用于根据所述负载端的需电情况以及所述光伏发电系统、所述风力发电系统、所述抽水蓄能发电系统的发电情况,控制所述储能模组向所述市政电网输出电能。
可选的,当所述光伏发电系统和所述风力发电系统发电总量能够满足负载端的需求时,所述电能分配装置关闭所述抽水蓄能发电系统,并将多余的电能用来向所述储能模组充电;
若所述光伏发电系统和所述风力发电系统发电总量大于负载端的需求且所有所述储能模组均充满时,所述电能分配装置根据发电总量和负载端需求之间的差值,控制部分所述储能模组向所述市政电网输电;
当向所述市政电网输电的电量超出所述储能模组储电能力预设阈值时,关闭部分所述风力发电系统。
本申请的有益效果为:
本申请公开了一种风光蓄能发电综合管理系统,将风力发电和抽水蓄能发电两种形式有效结合,既能产生风力发电,又能实现抽水蓄能,还能弥补光伏发电受光照影响大的缺点,本申请将三种发电形式进行适应性的相互融合,共同作用,相互补充,实现了低成本高效的连续供电。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案,下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一种风光蓄能发电综合管理系统结构示意图;
图2为本申请实施例中光伏发电系统结构示意图;
图3为本申请实施例中风力发电系统结构示意图;
图4为本申请实施例中抽水蓄能发电系统结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图,对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
如图1所示,为本申请实施例一种风光蓄能发电综合管理系统结构示意图,主要包括光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、电能预处理系统、储能单元和系统运行监控中心。
具体的,在本实施例中,光伏发电系统用于利用太阳光能产生光电能;风力发电系统用于利用自然风产生风电能,同时产生风动能;抽水蓄能发电系统用于利用风动能进行抽水蓄能发电,产生水电能;电能预处理系统用于对光电能、风电能和水电能进行储能预处理,并达到预设的储能要求,储能预处理包括电流汇集和电压调整;储能单元由若干个储能模组组成,储能模组用于储存光电能、风电能和水电能,并采用循环放电方式向负载端和/或市政电网输送电能,储能单元还用于监测储能模组的电能存量数据;系统运行监控中心用于监控光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、储能单元的运行情况,并发出预警信号。
下面,具体介绍在本实施例中,各个组成部分的系统组合和工作方式:
光伏发电系统由众多的光伏发电单元组成,可根据场地条件进行安装。
如图2所示,为本实施例中光伏发电单元的结构示意图,主要包括光伏面板、可调面板支架、光感监测装置和光电能分析装置。
光伏面板与可调面板支架固定连接,可调支架与光伏发电安装基础固定连接,可调支架上设置有转向机构,可实现垂直方向90度、水平方向180度范围内的角度调节。
光伏面板采用通常的硅基光伏板,在太阳的照射下光电能。
光感监测装置采集太阳光照射角度,并根据太阳光照射角度,控制可调面板支架调整光伏面板的迎光角度,使光伏面板始终处于最佳的迎光角度。
进一步的,光感监测装置还根据太阳光照射角度和太阳光照射强度,得到光照数据,光电能分析装置根据光照数据进行计算,得到光伏面板的预估光电数据,即在当前光照条件下,光伏面板可产生的电量。然后根据预估光电数据判断光伏面板当前实际发电量是否正常,若不正常,例如,实际发电量偏差超过预估值30%,说明光伏发电单元存在异常情况,可能是光伏面板角度不对,即光感监测装置未能控制可调面板支架将光伏面板调整到最佳迎光角度,或者光伏面板表面存在污物导致发电量降低,甚至光伏面板本身故障等,此时光电能分析装置向系统运行监控中心发出光伏异常预警。
光伏面板表面存在污物是一种常见情况,为此,本实施例增加了一套面板清洁装置,由运动控制机构和蓬松的清洁构成组成。当实际发电量不正常时,光电能分析装置首先控制面板清洁装置对光伏面板进行清洁处理,运动控制机构控制清洁机构对光伏面板表面进行清洁,通常进行三次清洁,若三次清洁处理后实际发电量依然不正常,此时光电能分析装置判断光伏面板或者可调面板支架存在故障,光电能分析装置向系统运行监控中心发出光伏异常预警,由系统运行监控中心提示相关技术人员处理。
如图3所示,为本实施例的风力发电系统结构示意图,主要包括塔筒、机舱、发电风叶、风力发电机、风动能风叶、动力连杆装置、风感监测装置和风电能分析装置。
发电机安装于机舱内部,风电风叶安装于机舱的前端,风动能风叶安装于机舱的尾端,机舱安装于塔筒顶部,塔筒固定安装在塔筒基础上。
发电风叶用于利用自然风带动风力发电机产生风电能。
风感监测装置采集自然风的风向和强度,生成风力数据;
风电能分析装置根据风力数据生成预估风电数据,即在该风向和强度下,风力发电机应该能够产生的电量。风电能分析装置根据预估风电数据判断风力发电机此时实际发电数据是否正常,若不正常,例如偏差度超过预估值的30%,说明风力发电机工作不正常,风电能分析装置向系统运行监控中心发出风电异常预警。
另外,风力发电机产生的电量不正常,也可能是发电风叶的迎风角度不合适,不能使风力发电机充分工作。为此,本实施例中增加了舵机调整装置和风叶调整装置(附图3中未标示)。其中,舵机调整装置位于机舱与塔筒的连接处,用于根据风力数据,调整机舱的水平角度,即发电风叶整体的迎风角度;同时,位于发电风叶上的风叶调整装置会根据风力数据,调整发电风叶的垂直角度,使风叶能够更充分的受到自然风的吹动,从而带动风力发电机产生更多的电能。
机舱尾端的风动能风叶并不用来带动任何发电机产生电能,而是利用自然风产生风力转动,并带动动力连杆装置产生风动能,动力连杆将把这种转动产生的风动能传递至抽水蓄能发电系统。
如图4所示,为本实施的抽水蓄能发电系统结构示意图,主要系统包括上水池、下水池、泵水装置、水力发电机、泵水监测装置;
上水池和下水池用于储存水,且下水池的最高水位低于上水池的池底,以保证上水池的水可以正常泄流到下水池。在本实施例中上水池中的水通过泄流管道泄流如下水池。
泵水装置接收风动能,在风动能的作用下,将下水池中的水泵入上水池中。本实施例的泵水装置采用气流驱动的叶轮机械形式,比如通过膨胀机驱动离心泵泵水,则风力发电系统中风动能风叶产生并传递来的风动能可用于驱动膨胀机,通过膨胀机驱动离心泵泵水,从而将下水池的水通过泵水管道泵入上水池。
泵水过程中会产生很大的压力,需要对此进行监测,以免发生意外,为此,本实施例设置了泵水监测装置,用于根据风动能预估泵水效率,然后判断泵水装置的泵水效率是否正常,若不正常,泵水监测装置向系统运行监控中心发出抽水蓄能异常预警。
上水池的水向下水池泄流过程中,水会带动水力发电机产生水电能。为了更好的控制水的泄流速度,从而控制水力发电机的运转,例如储能单元处于满点电状态,且不需要再向负载端输送电能时,完全可以停止抽水蓄能发电,以使抽水蓄能得以保存水势能,确保需要时的发电能力。为此,本实施例在上水池和下水池之间设置了泄流控制装置,例如泄流控制阀门,用于控制上水池的水向下水池泄流的水量。同时,设置了泄流监测装置,用于监测上水池的水向下水池泄流的水量,并生成泄流数据。还设置了水电能分析装置,用于根据泄流数据生成预估水电数据,即在当前泄流量下,水力发电机可产生的电能,水电能分析装置根据预估水电数据判断水力发电机目前的实际发电数据是否正常,若不正常,说明水力发电机存在故障,水电能分析装置向系统运行监控中心发出水电异常预警。
在本实施例中,储能模组为化学电池,其在充放电过程中均会产生大量的热量,对储能模组的安全运行产生不利影响。为了保证储能模组的安全稳定运行,本实施例将储能模组设置在上水池和/或下水池中,利用水为储能模组降温。
本实施例中共有多组储能模组,每组储能模组之间并不存在连接。本实施例以十组电池组为例,电能分配装置根据负载端的需电情况,控制由哪部分电池组输出电能,以保证总有部分电池组是满电状态,从而保证持续输电。例如,以目前的负载端端需求情况而言,只需要四组电池组即可满足,则此时只有四组电池组对外输电,当这四组电池组的电量低至预设阈值时,例如30%,此时换由另外四组电池供电,这四组电池进入充电模式。这样的设定,首先能够保证负载端的需要,同时使用电池组输出电能,可以保证电压足够稳定,还可以保证始终有后备电池组使用。在本实施例中,当光伏发电系统和风力发电系统的发电量足以满足负载端的需求时,电能分配装置将关闭抽水蓄能发电系统,以保持足够的后备能量,而多余的电能将用来给电池组充电。如果光伏发电系统和风力发电系统的发电量依然大于负载端需求,则根据发电量和需电量之间的差值,由相应储电量的电池组向市政电网输电,这样,由电池组输出电能,既保证了输出的电能不会造成市政电网的电压波动,又能充分利用发电系统的发电能力,还能满足负载端的需求,且电池组中存有大量的电能。但是,若发电量和需电量之间的差值过大,例如,超多了30%的电池组储电能力,则在满足负载端需求的情况下,通过风力发电系统上的舵机调整装置和风叶调整装置,关闭部分风力发电系统。
本申请实施例一种风光蓄能发电综合管理系统,将风力发电和抽水蓄能发电两种形式有效结合,既能产生风力发电,又能实现抽水蓄能,还能弥补光伏发电受光照影响大的缺点,将三种发电形式进行适应性的相互融合,共同作用,相互补充,实现了低成本高效的连续供电。
以上所述的实施例仅是对本申请优选方式进行的描述,并非对本申请的范围进行限定,在不脱离本申请设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本申请的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本申请权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种风光蓄能发电综合管理系统,其特征在于,包括光伏发电系统、风力发电系统、抽水蓄能发电系统、电能预处理系统、储能单元和系统运行监控中心;
所述光伏发电系统用于利用太阳光能产生光电能;
所述风力发电系统用于利用自然风产生风电能,同时产生风动能;
所述抽水蓄能发电系统用于利用所述风动能进行抽水蓄能发电,产生水电能;
所述电能预处理系统用于对所述光电能、所述风电能和所述水电能进行储能预处理,并达到预设的储能要求,所述储能预处理包括电流汇集和电压调整;
所述储能单元由若干个储能模组组成,所述储能模组用于储存所述光电能、所述风电能和所述水电能,以及采用循环放电方式向负载端和/或市政电网输送电能,所述储能单元还用于监测所述储能模组的电能存量数据;
所述系统运行监控中心用于监控所述光伏发电系统、所述风力发电系统、所述抽水蓄能发电系统、所述储能单元的运行情况,并发出预警信号;
所述光伏发电系统包括若干个光伏发电单元;
所述光伏发电单元包括光伏面板、可调面板支架、光感监测装置和光电能分析装置;
所述光伏面板与所述可调面板支架固定连接;
所述光伏面板用于利用太阳能产生所述光电能;
所述光感监测装置用于采集太阳光照射角度,并根据所述太阳光照射角度,控制所述可调面板支架调整所述光伏面板的迎光角度;
所述光感监测装置还用于根据所述太阳光照射角度和太阳光照射强度,得到光照数据;
所述光电能分析装置用于根据所述光照数据得到所述光伏面板的预估光电数据,并根据所述预估光电数据判断所述光伏面板的实际发电量是否正常,若不正常,所述光电能分析装置向所述系统运行监控中心发出光伏异常预警;
所述光伏发电单元还包括面板清洁装置;
当所述实际发电量不正常时,所述光电能分析装置还用于控制所述面板清洁装置对所述光伏面板进行清洁处理,若清洁处理后所述实际发电量依然不正常,所述光电能分析装置向所述系统运行监控中心发出所述光伏异常预警;
所述风力发电系统包括塔筒、机舱、发电风叶、风力发电机、风动能风叶、动力连杆装置、风感监测装置和风电能分析装置;
所述风力发电机安装于所述机舱内部,所述发电风叶安装于所述机舱的前端,所述风动能风叶安装于所述机舱的尾端,所述机舱安装于所述塔筒顶部;
所述发电风叶用于利用自然风带动所述风力发电机产生所述风电能;
所述风感监测装置用于采集自然风的风向和强度,生成风力数据;
所述风电能分析装置用于根据所述风力数据生成预估风电数据,所述风电能分析装置还用于根据所述预估风电数据判断所述风力发电机的实际发电数据是否正常,若不正常,所述风电能分析装置向所述系统运行监控中心发出风电异常预警;
所述风动能风叶用于利用自然风产生风力转动,并带动所述动力连杆装置产生所述风动能;
所述风力发电系统还包括舵机调整装置和风叶调整装置;
所述舵机调整装置用于根据所述风力数据,调整所述机舱的水平角度;
所述风叶调整装置用于根据所述风力数据,调整所述发电风叶的垂直角度;
光感监测装置还根据太阳光照射角度和太阳光照射强度,得到光照数据,光电能分析装置根据光照数据进行计算,得到光伏面板的预估光电数据,即在当前光照条件下,光伏面板可产生的电量;然后根据预估光电数据判断光伏面板当前实际发电量是否正常,若不正常,比较预估发电量与实际发电量的偏差,调整光伏面板的角度即光感监测装置未能控制可调面板支架将光伏面板调整到最佳迎光角度,或者光伏面板表面存在污物导致发电量降低,若偏差未变动,光电能分析装置向系统运行监控中心发出光伏异常预警;
风电能分析装置根据风力数据生成预估风电数据,即在该风向和强度下,风力发电机能够产生的电量;风电能分析装置根据预估风电数据判断风力发电机此时实际发电数据是否正常,若不正常,说明风力发电机工作不正常,风电能分析装置向系统运行监控中心发出风电异常预警;
舵机调整装置和风叶调整装置位于机舱与塔筒的连接处,用于根据风力数据,调整机舱的水平角度,即发电风叶整体的迎风角度;同时,位于发电风叶上的风叶调整装置会根据风力数据,调整发电风叶的垂直角度,使风叶能够更充分的受到自然风的吹动,从而带动风力发电机产生更多的电能;
所述抽水蓄能发电系统包括上水池、下水池、泵水装置、水力发电机、泵水监测装置;
所述上水池和所述下水池用于储存水,所述下水池的最高水位低于所述上水池的池底;
所述泵水装置用于在所述风动能的作用下,将所述下水池中的水泵入所述上水池中;
所述上水池的水向所述下水池泄流过程中,带动所述水力发电机产生所述水电能;
所述泵水监测装置用于根据所述水电能,判断所述泵水装置的泵水效率是否正常,若不正常,所述泵水监测装置向所述系统运行监控中心发出抽水蓄能异常预警;
所述抽水蓄能发电系统还包括泄流控制装置、泄流监测装置和水电能分析装置;
所述泄流控制装置位于所述上水池和所述水力发电机之间,所述泄流控制装置用于控制所述上水池的水向所述下水池泄流的水量;
所述泄流监测装置用于监测所述上水池的水向所述下水池泄流的水量,并生成泄流数据;
所述水电能分析装置用于根据所述泄流数据生成预估水电数据,所述水电能分析装置还用于根据所述预估水电数据判断所述水力发电机的实际发电数据是否正常,若不正常,所述水电能分析装置向所述系统运行监控中心发出水电异常预警;
所述储能模组位于所述上水池和/或所述下水池;
所述储能单元还包括电能分配装置;
所述电能分配装置用于根据所述负载端的需电情况,控制部分所述储能模组输出电能;
所述储能分配装置还用于根据所述负载端的需电情况以及所述光伏发电系统、所述风力发电系统、所述抽水蓄能发电系统的发电情况,控制所述储能模组向所述市政电网输出电能;
当所述光伏发电系统和所述风力发电系统发电总量能够满足负载端的需求时,所述电能分配装置关闭所述抽水蓄能发电系统,并将多余的电能用来向所述储能模组充电;
若所述光伏发电系统和所述风力发电系统发电总量大于负载端的需求且所有所述储能模组均充满时,所述电能分配装置根据发电总量和负载端需求之间的差值,控制部分所述储能模组向所述市政电网输电;
当向所述市政电网输电的电量超出所述储能模组储电能力预设阈值时,关闭部分所述风力发电系统;
增加一套面板清洁装置去除光伏面板表面存在的污物,由运动控制机构和蓬松的清洁构成组成;
当实际发电量不正常时,光电能分析装置首先控制面板清洁装置对光伏面板进行清洁处理,运动控制机构控制清洁机构对光伏面板表面进行清洁,通常进行三次清洁,若三次清洁处理后实际发电量依然不正常,此时光电能分析装置判断光伏面板或者可调面板支架存在故障,光电能分析装置向系统运行监控中心发出光伏异常预警,由系统运行监控中心提示相关技术人员处理;
风力发电机产生的电量不正常,也可能是发电风叶的迎风角度不合适,不能使风力发电机充分工作;
舵机调整装置位于机舱与塔筒的连接处,用于根据风力数据,调整机舱的水平角度,即发电风叶整体的迎风角度;
位于发电风叶上的风叶调整装置会根据风力数据,调整发电风叶的垂直角度,使风叶能够更充分的受到自然风的吹动,从而带动风力发电机产生更多的电能;
机舱尾端的风动能风叶并不用来带动任何发电机产生电能,而是利用自然风产生风力转动,并带动动力连杆装置产生风动能,动力连杆将把这种转动产生的风动能传递至抽水蓄能发电系统。
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Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1834451A (zh) * 2006-04-25 2006-09-20 河北农业大学 风力抽水蓄能发电调峰技术装置
EP1925817A2 (en) * 2006-11-21 2008-05-28 George A. Gamanis A system of production of electric energy from renewable energy sources
JP2015216757A (ja) * 2014-05-09 2015-12-03 日本工営株式会社 ハイブリッド化再生可能エネルギーシステム
CN107994615A (zh) * 2017-12-29 2018-05-04 华北水利水电大学 一种风光水互补的微电网系统及其运行控制方法
CN109004684A (zh) * 2017-12-05 2018-12-14 江苏大航电子商务有限公司 电力测算及调节系统
CN109217785A (zh) * 2018-09-18 2019-01-15 国网山东省电力公司潍坊供电公司 一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架
CN208386227U (zh) * 2018-05-17 2019-01-15 普尼太阳能(杭州)有限公司 风光储多能互补系统
CN214756142U (zh) * 2021-03-30 2021-11-16 广州疆海科技有限公司 家用太阳能发电存储管理系统
CN113685315A (zh) * 2021-09-07 2021-11-23 山东建筑大学 一种适用于风力发电机组的能量双控管理方法和系统

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1834451A (zh) * 2006-04-25 2006-09-20 河北农业大学 风力抽水蓄能发电调峰技术装置
EP1925817A2 (en) * 2006-11-21 2008-05-28 George A. Gamanis A system of production of electric energy from renewable energy sources
JP2015216757A (ja) * 2014-05-09 2015-12-03 日本工営株式会社 ハイブリッド化再生可能エネルギーシステム
CN109004684A (zh) * 2017-12-05 2018-12-14 江苏大航电子商务有限公司 电力测算及调节系统
CN107994615A (zh) * 2017-12-29 2018-05-04 华北水利水电大学 一种风光水互补的微电网系统及其运行控制方法
CN208386227U (zh) * 2018-05-17 2019-01-15 普尼太阳能(杭州)有限公司 风光储多能互补系统
CN109217785A (zh) * 2018-09-18 2019-01-15 国网山东省电力公司潍坊供电公司 一种具有光伏板角度可调及清洁功能的光伏发电架
CN214756142U (zh) * 2021-03-30 2021-11-16 广州疆海科技有限公司 家用太阳能发电存储管理系统
CN113685315A (zh) * 2021-09-07 2021-11-23 山东建筑大学 一种适用于风力发电机组的能量双控管理方法和系统

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
(美)阿里 凯伊哈尼.《智能电网可再生能源系统设计(原书第2版)》.机械工业出版社,2020,第238-239页. *
余铭正等.《水电规划与管理》.水利电力出版社,1994,第240-245页. *

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