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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于無(wú)線局域網(wǎng)監(jiān)控的風(fēng)光互補(bǔ)分布式電源的研究
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 本系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)及創(chuàng)新點(diǎn)如下所述：利用地方時(shí)和經(jīng)緯度計(jì)算出太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角，利用太陽(yáng)能追光控制器控制太陽(yáng)能單元實(shí)現(xiàn)智能追光，并通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)將追光數(shù)據(jù)、太陽(yáng)能發(fā)電數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)顯示。
- 詳細(xì)介紹：
- 本系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)及創(chuàng)新點(diǎn)如下所述：利用地方時(shí)和經(jīng)緯度計(jì)算出太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角，利用太陽(yáng)能追光控制器控制太陽(yáng)能單元實(shí)現(xiàn)智能追光，并通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)將追光數(shù)據(jù)、太陽(yáng)能發(fā)電數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)顯示。利用由SG3525構(gòu)成的半橋式開(kāi)關(guān)電源和由UC3875構(gòu)成的全橋式開(kāi)關(guān)電源分別對(duì)太陽(yáng)能發(fā)出的電、風(fēng)能發(fā)出的電進(jìn)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(duì)蓄電池組進(jìn)行充電管理，進(jìn)行恒流充電，同時(shí)防止過(guò)沖、過(guò)放現(xiàn)象對(duì)蓄電池壽命的影響。對(duì)于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)整體而言，給出了微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源的優(yōu)化配置方案，使得風(fēng)光互補(bǔ)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(gè)系統(tǒng)中利用傳感器獲取系統(tǒng)的主要參數(shù)，并利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)到的參量信息傳至上位機(jī)，由上位機(jī)顯示參量，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。利用無(wú)線傳感器網(wǎng)進(jìn)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(shí)用價(jià)值。此外，本系統(tǒng)利用labview設(shè)計(jì)了一種用于上位機(jī)運(yùn)行的能源管理系統(tǒng)，對(duì)微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源、能源分配及負(fù)載管理等方面進(jìn)行合理、有效的監(jiān)控。
作品圖片
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)
- 太陽(yáng)能、風(fēng)能作為綠色新能源，是未來(lái)能源發(fā)展的重點(diǎn)。本項(xiàng)目所涉及的系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電自身的獨(dú)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(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電在發(fā)電效果上是互補(bǔ)。本系統(tǒng)具體設(shè)計(jì)及創(chuàng)新點(diǎn)如下所述：利用地方時(shí)和經(jīng)緯度計(jì)算出太陽(yáng)高度角和太陽(yáng)方位角，利用太陽(yáng)能追光控制器控制太陽(yáng)能單元實(shí)現(xiàn)智能追光，并通過(guò)無(wú)線傳感器網(wǎng)將追光數(shù)據(jù)、太陽(yáng)能發(fā)電數(shù)據(jù)傳至上位機(jī)顯示。利用由SG3525構(gòu)成的半橋式開(kāi)關(guān)電源和由UC3875構(gòu)成的全橋式開(kāi)關(guān)電源分別對(duì)太陽(yáng)能發(fā)出的電、風(fēng)能發(fā)出的電進(jìn)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(duì)蓄電池組進(jìn)行充電管理，進(jìn)行恒流充電，同時(shí)防止過(guò)沖、過(guò)放現(xiàn)象對(duì)蓄電池壽命的影響。對(duì)于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)整體而言，給出了微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源的優(yōu)化配置方案，使得風(fēng)光互補(bǔ)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(gè)系統(tǒng)中利用傳感器獲取系統(tǒng)的主要參數(shù)，并利用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)到的參量信息傳至上位機(jī)，由上位機(jī)顯示參量，并對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控。利用無(wú)線傳感器網(wǎng)進(jìn)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(shí)用價(jià)值。此外，本系統(tǒng)利用labview設(shè)計(jì)了一種用于上位機(jī)運(yùn)行的能源管理系統(tǒng)，對(duì)微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源、能源分配及負(fù)載管理等方面進(jìn)行合理、有效的監(jiān)控。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 現(xiàn)有的同類產(chǎn)品一般是大功率的大型發(fā)電設(shè)備，存在系統(tǒng)成本高，維護(hù)困難，靈活性和可控性不足等缺點(diǎn)，不適合于大面積的推廣。 本系統(tǒng)克服以上缺點(diǎn)，與單獨(dú)應(yīng)用風(fēng)能發(fā)電或太陽(yáng)能電池相比，優(yōu)化管理，將兩種能源互補(bǔ)發(fā)電，可更有效地提高風(fēng)能和太陽(yáng)能的利用率，尤其是對(duì)于山區(qū)而言，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可以設(shè)置在山的向陽(yáng)坡，而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以設(shè)置在山坳以及山坡迎風(fēng)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(hù)量，同時(shí)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(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與監(jiān)測(cè)，從而對(duì)分布式電源進(jìn)行監(jiān)控是本系統(tǒng)的另一大特點(diǎn)，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(shí)用價(jià)值。另外，本系統(tǒng)利用labview設(shè)計(jì)了一種用于上位機(jī)運(yùn)行的能源管理系統(tǒng)，對(duì)微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源、能源分配及負(fù)載管理等方面進(jìn)行合理、有效的監(jiān)控。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- (1)2007年11月——燕山大學(xué)第十二屆世紀(jì)杯特等獎(jiǎng) (2)2008年3月——燕山大學(xué)大學(xué)生科研立項(xiàng)重點(diǎn)項(xiàng)目 (3)2008年5月——以本作品為核心產(chǎn)品的《華夏風(fēng)光互補(bǔ)有限公司創(chuàng)業(yè)計(jì)劃書》曾獲得“挑戰(zhàn)杯”2008河北省大學(xué)生創(chuàng)業(yè)計(jì)劃競(jìng)賽二等獎(jiǎng) (4)2008年11月——燕山大學(xué)第十三屆世紀(jì)杯特等獎(jiǎng) (5)已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利；申請(qǐng)?zhí)枺?00910102295.8 (6)已申報(bào)國(guó)家發(fā)明專利；申請(qǐng)?zhí)枺?01010535578.9 (7)已申報(bào)國(guó)家實(shí)用新型專利；申請(qǐng)?zhí)枺?01020597371.X (8)本項(xiàng)目為國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)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(yùn)行研究》（50837003）支持的子項(xiàng)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(shí)物、產(chǎn)品 模型 圖紙 現(xiàn)場(chǎng)演示 樣品
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)
- 本項(xiàng)目所涉及的系統(tǒng)是利用太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電自身的獨(dú)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(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電在發(fā)電效果上是互補(bǔ)。本系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)有以下幾點(diǎn)：(1)利用太陽(yáng)能追光控制器控制太陽(yáng)能單元實(shí)現(xiàn)智能追光;(2)利用智能控制算法對(duì)蓄電池組進(jìn)行充電管理，進(jìn)行恒流充電，同時(shí)防止過(guò)沖、過(guò)放現(xiàn)象對(duì)蓄電池壽命的影響；(3)對(duì)于風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)整體而言，給出了微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源的優(yōu)化配置方案，使得風(fēng)光互補(bǔ)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(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)將檢測(cè)到的參量信息傳至上位機(jī)，由上位機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行參量顯示、運(yùn)行監(jiān)控;(5)利用labview設(shè)計(jì)了一種用于上位機(jī)運(yùn)行的能源管理系統(tǒng)，對(duì)微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源、能源分配及負(fù)載管理等方面進(jìn)行合理、有效的監(jiān)控。
同類課題研究水平概述
- 1、自動(dòng)追光裝置： 采用固定式安裝的產(chǎn)品不能根據(jù)太陽(yáng)位置的變化調(diào)整太陽(yáng)能裝置的姿態(tài)，從而太陽(yáng)能的采集及利用率較低，尤其在早晨和傍晚，太陽(yáng)能的利用率幾乎為0，長(zhǎng)遠(yuǎn)投資成本大，性價(jià)比較低。而采用光學(xué)傳感器技術(shù)的產(chǎn)品雖然可以實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)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(duì)光學(xué)傳感器的靈敏度影響非常大，時(shí)間一長(zhǎng)，使追光的效果逐漸降低，還要花費(fèi)大量的時(shí)間和金錢對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)。同時(shí)整個(gè)追光過(guò)程電機(jī)都要進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，現(xiàn)有產(chǎn)品大部分采用蝸輪蝸桿的機(jī)械結(jié)構(gòu)，其傳動(dòng)效率較低，系統(tǒng)本身對(duì)能源的消耗也比較大2、風(fēng)光互補(bǔ)部分： 據(jù)筆者了解，對(duì)于普遍的風(fēng)光發(fā)電技術(shù)現(xiàn)在較為成熟，其工作方式是通過(guò)電能DC-AC-DC的變化而最終實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)的。但就現(xiàn)在的電力電子技術(shù)而言，對(duì)于單獨(dú)的大功率太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)和單獨(dú)的大型風(fēng)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(fù)雜的，對(duì)于多維互補(bǔ)發(fā)電技術(shù)而言，其逆變并網(wǎng)的波形控制更加復(fù)雜、困難的。對(duì)此本系統(tǒng)將不考慮并網(wǎng)問(wèn)題，而是重在解決雙電源充電問(wèn)題，為此設(shè)計(jì)了一套充電管理系統(tǒng)，可以比較好的協(xié)調(diào)兩個(gè)充電單元同時(shí)有保證對(duì)電池的無(wú)損性。此外，本系統(tǒng)采取分布式的發(fā)電方式，即風(fēng)力發(fā)電單元和太陽(yáng)能發(fā)電單元分開(kāi)設(shè)置，尤其是對(duì)于山區(qū)而言，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)可以設(shè)置在山的向陽(yáng)坡，而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)可以設(shè)置在山坳以山坡迎風(fēng)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(luò)監(jiān)控部分： 在本系統(tǒng)中，我們改變了以往對(duì)于發(fā)電機(jī)參數(shù)信息的有線數(shù)據(jù)傳輸，而采用無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)整個(gè)風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)于部分設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可視性，同時(shí)更加適應(yīng)分布式小電源其自身特性，使得系統(tǒng)靈活性有了一個(gè)飛躍性的提升。本系統(tǒng)采用通信鏈路由單一的太陽(yáng)能或風(fēng)能發(fā)電單元無(wú)線節(jié)點(diǎn)連接，可靈活改變節(jié)點(diǎn)位置或者增加和減少節(jié)點(diǎn)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(jì)實(shí)用等特點(diǎn)，可全面監(jiān)控太陽(yáng)能發(fā)電單元、風(fēng)力發(fā)電單元、逆變單元、電網(wǎng)潮流等參數(shù)，以及設(shè)備開(kāi)、停、供電狀態(tài)等生產(chǎn)參數(shù)，可匯接多個(gè)太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電環(huán)節(jié)子系統(tǒng)。同時(shí)設(shè)計(jì)了一種用于上位機(jī)運(yùn)行的能源管理系統(tǒng)，對(duì)微電網(wǎng)情況下獨(dú)立電源進(jìn)行合理、有效的監(jiān)控。
