化学能转变成交流220V市电,供给交流负载使用,小型风力发电系统框图如图1-5。Р图1-5小型风力发电系统框图Р风力发电是涉及电机、电力电子、电化学、机械、空气动力学、计算机、自动控制、气象等多种学科的综合课题,大型风力发电机组发出的电能直接并到电网上,向电网馈电;小型风力发电机一般将风力发电机组发出的电能用储能设备储存起来(一般用蓄电池),需要时再提供给负载(可直流供电,亦可用逆变器变换为交流供给用户)。Р由于风能的随机性和不稳定性以及负载的随时变化使得现有小型风电系统仍然存在不少问题。Р(1) 效率较低,现有系统一般采用发电机输出直接对蓄电池进行充电,并没有对风电转换环节进行控制,使得风能利用系数比较低,一般在 0.3 左右。据贝茨理论风能利用系数的极限值为 0.593,如果控制风力机总是以最佳叶尖速比运行,年发电量可以提20%-30%;Р(2) 蓄电池的工作状态不尽合理,使得其寿命短暂,一般两三年就得更换,增加了整机维护成本,不合理使用主要是充电方式与蓄电池可接受特性相距甚远。电池使用寿命短,则会使得度电成本居高不下,从而使小型风力发电系统难于推广应用;Р(3) 小型风力发电系统中,蓄电池的充电设备均有欠、过压保护装置,如果电压波动不稳,变化幅度较大,势必会造成这些装置频频动作,对这些保护装置的寿命造成直接的影响;Р(4) 没有考虑风能变化、负载变化以及蓄电池状态相互之间的关系;Р(5) 小型风力发电系统由于成本的原因,发电机和蓄电池的保护措施比较简单,这就导致系统的综合可靠性和效率较差,往往达不到设计使用寿命。Р1.5 课题的目的和意义Р目前我国农村地区电价相对较高,且据统计仍有超过 3000 万农村人口缺乏稳定电力供应,而我国的大多数此类农村都处于风力资源较为丰富地区。所以开发低风速、易于安装的小型风力发电系统,辅助解决农村地区用电问题是一个有深远经济意义的课题。
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