專利名稱：一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)，尤其是涉及一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
背景技術(shù)：
國(guó)家發(fā)改委提出到2010年全國(guó)建設(shè)400萬千瓦風(fēng)電裝機(jī)容量的目標(biāo)。2006年上海市發(fā)改委與上海市電力公司在開展風(fēng)資源普查的基礎(chǔ)上，組織編制了《上海市風(fēng)力發(fā)電“十一五”發(fā)展規(guī)劃和2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》，并將規(guī)劃列入了上海市城市發(fā)展總體規(guī)劃。 “十一五”期間，上海將形成20-30萬千瓦規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，約占全市發(fā)電裝機(jī)容量的2%左右，到2020年，上海市能夠形成約100萬千瓦的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)規(guī)模，占全市發(fā)電-裝機(jī)容量的5%左右。該規(guī)劃根據(jù)上海地區(qū)風(fēng)力資源的分布特點(diǎn)，建造陸上和海上風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目，用以優(yōu)化上海的城市供電結(jié)構(gòu)、緩解電力緊張矛盾。根據(jù)規(guī)劃，上海最終將形成多個(gè)中小型風(fēng)電場(chǎng)，5個(gè)10萬千瓦級(jí)沿岸(近海)大型風(fēng)電場(chǎng)和1-2個(gè)百萬千瓦級(jí)特大型風(fēng)電場(chǎng)的發(fā)展布局。其中，崇明東灘沿岸、南匯大治河以南至臨港新城沿岸、長(zhǎng)興島北部沿岸、奉賢沿岸、吳淞口一外高橋港區(qū)沿江地帶等地區(qū)，風(fēng)資源相對(duì)豐富，近期可以因地制宜建設(shè)若干個(gè)中小型風(fēng)電場(chǎng)。目前，內(nèi)蒙古和江蘇、吉林、河北等省、區(qū)已經(jīng)和將要建成風(fēng)電裝機(jī)容量100萬千瓦。這幾年上海加快利用開發(fā)風(fēng)能，后發(fā)優(yōu)勢(shì)明顯。根據(jù)《上海市風(fēng)力發(fā)電“十一五”規(guī)劃和2020年遠(yuǎn)景目標(biāo)》繪就的風(fēng)力發(fā)電發(fā)展藍(lán)圖，到2020年上海風(fēng)電裝機(jī)容量將達(dá)到100萬千瓦。其中，2003年，位于上海奉賢海灣旅游開發(fā)區(qū)內(nèi)的杭州灣大堤旁，出現(xiàn)了 4個(gè)巨大的風(fēng)輪，在距地面65米的空中迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)。10月，上海新能源環(huán)保工程有限公司投資總額達(dá)3800萬元的4臺(tái)850千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建成運(yùn)行開始并網(wǎng)發(fā)電，全年發(fā)電量達(dá)到690萬千瓦時(shí)，在上海風(fēng)電發(fā)展史上實(shí)現(xiàn)了零的突破。這是第一家在海邊灘涂圍墾的軟土基上建造的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，國(guó)內(nèi)最高的塔架可以獲得較高的平均風(fēng)速和風(fēng)能利用效率，當(dāng)風(fēng)速達(dá)到14. 5米/秒以上時(shí)，風(fēng)力機(jī)組將實(shí)現(xiàn)“滿發(fā)”。根據(jù)對(duì)奉賢海濱風(fēng)資源的測(cè)量，該風(fēng)電場(chǎng)一年的“滿發(fā)”時(shí)間可達(dá)2200小時(shí)左右。到2007年上半年，上海共建設(shè)了奉賢、南匯、崇明3個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，共計(jì)2. 44萬千瓦。除了奉賢風(fēng)電場(chǎng)3400千瓦，另外兩個(gè)項(xiàng)目是南匯風(fēng)電場(chǎng)16000千瓦和崇明風(fēng)電場(chǎng)4500千瓦，分別選在對(duì)長(zhǎng)江口區(qū)具有代表意義的一南一北兩個(gè)點(diǎn)，即位于南匯大治河口南側(cè)的濱海森林公園和崇明東旺沙東灘濕地公園處，以期通過這兩處風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)和實(shí)際運(yùn)行，獲得風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的經(jīng)驗(yàn)及有關(guān)風(fēng)資源、發(fā)電量等實(shí)際數(shù)據(jù)和風(fēng)電機(jī)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，據(jù)此對(duì)長(zhǎng)江口區(qū)風(fēng)資源情況做出可靠的初步評(píng)價(jià)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步結(jié)合上海市發(fā)展規(guī)劃，做出上海市的長(zhǎng)遠(yuǎn)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃。這兩個(gè)風(fēng)電場(chǎng)共安裝14臺(tái)I. 5萬千瓦風(fēng)輪，總?cè)萘?. I萬千瓦，已于2005年建成并并網(wǎng)發(fā)電，按上海風(fēng)資源估算，年平均上網(wǎng)電量可達(dá)4200萬千瓦時(shí)。上海風(fēng)能發(fā)展最引人注目的是計(jì)劃在東海大橋東側(cè)開發(fā)我國(guó)第一個(gè)海上風(fēng)電場(chǎng)，總裝機(jī)容量10萬千瓦，東海大橋附近海域有利風(fēng)力發(fā)電的年有效風(fēng)時(shí)約為8000小時(shí)。擬建設(shè)34臺(tái)3000千瓦海上風(fēng)輪，2010年上海世博會(huì)舉辦時(shí)建成，所發(fā)電能通過海底電纜輸送回陸地，未來預(yù)計(jì)發(fā)電量可達(dá)26億度“綠電”，可供上海20多萬戶居民使用一年，預(yù)計(jì)可在2009年至2010年建成。在上海，發(fā)展風(fēng)電具有巨大的環(huán)境效益。如在上海安裝10萬千瓦風(fēng)電裝機(jī)，按年上網(wǎng)電量?jī)蓛|千瓦時(shí)、每千瓦時(shí)平均耗煤330克計(jì)算，每年可節(jié)煤6. 6萬噸(價(jià)值2112萬元)，可減少向大氣排放14萬噸二氧化碳、1300噸二氧化硫和I. 75萬噸灰渣。大風(fēng)輪已在上海各處開花，由北至南遍布東南沿海區(qū)縣。從崇明的3臺(tái)1500千瓦風(fēng)輪，到南匯的11臺(tái)相同容量風(fēng)輪，再到奉賢的4臺(tái)850千瓦風(fēng)輪，申城風(fēng)電裝機(jī)容量現(xiàn)有
2.44萬千瓦。目前，崇明島的風(fēng)電場(chǎng)正在擴(kuò)建10臺(tái)總?cè)萘窟_(dá)I. 5萬千瓦的二期機(jī)組，預(yù)計(jì)最快年內(nèi)即可投入運(yùn)行。這樣一來，全部28臺(tái)“風(fēng)車”每年可以為上海提供7880萬度(千瓦時(shí))綠色電能，發(fā)電量增幅達(dá)61.5%，可滿足超過15萬戶居民的生活用電需要。 可再生能源的開發(fā)利用作為國(guó)家和上海市重點(diǎn)發(fā)展和扶持的產(chǎn)業(yè)方向，加之上海市經(jīng)委已經(jīng)做出規(guī)劃在上海海上建立大型的風(fēng)電場(chǎng)。但是現(xiàn)在還沒有系統(tǒng)性的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可讓學(xué)生直觀得了解風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和負(fù)載，所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備分別與電能輸出模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊連接，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊分別與風(fēng)速儀、電能輸出模塊連接，所述的電能輸出模塊與負(fù)載連接；所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備將電能通過電能輸出模塊輸出至負(fù)載，同時(shí)數(shù)據(jù)采集處理模塊分別采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊的信息并進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和顯示。所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括風(fēng)輪和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的機(jī)頭偏角檢測(cè)信號(hào)輸出接口、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)輸出接口、電機(jī)扭矩信號(hào)輸出接口、發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓電流輸出接口和發(fā)電機(jī)電壓電流檢測(cè)信號(hào)輸出接口。所述的風(fēng)速儀設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的風(fēng)速檢測(cè)信號(hào)輸出接口和風(fēng)向檢測(cè)信號(hào)輸出接口。所述的電能輸出模塊包括充電控制電路、蓄電池組、逆變器、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路和總控制器，所述的充電控制電路、蓄電池組、逆變器、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路依次連接，所述的總控制器分別與充電控制電路、蓄電池組、逆變器、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路連接，所述的充電控制電路與風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接，所述的風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路分別與負(fù)載、外部電網(wǎng)連接。所述的蓄電池組設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的蓄電池實(shí)際電壓電流輸出接口和蓄電池電壓電流檢測(cè)信號(hào)輸出接口。所述的逆變器設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的逆變器交流側(cè)電壓電流信號(hào)輸出接口和逆變器直流側(cè)電壓電流信號(hào)接口。所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集電路、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交換機(jī)、數(shù)據(jù)顯示單元和PC，所述的數(shù)據(jù)采集電路分別與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊、應(yīng)用服務(wù)器連接，所述的應(yīng)用服務(wù)器分別與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交換機(jī)連接，所述的交換機(jī)分別與數(shù)據(jù)顯示單元、PC連接。所述的數(shù)據(jù)顯示單元包括依次連接的數(shù)據(jù)顯示輸出機(jī)頂盒和LCD顯示屏，所述的數(shù)據(jù)顯示輸出機(jī)頂盒與交換機(jī)連接。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)I、本實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)可鍛煉學(xué)生的思維能力、節(jié)能意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決問題的能力，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決工程問題的能力。2、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用電機(jī)學(xué)，電力拖動(dòng)基礎(chǔ)，自動(dòng)控制原理和電力電子學(xué)所學(xué)的基礎(chǔ)理論，學(xué)習(xí)并掌握風(fēng)力發(fā)電設(shè)備和裝置的系統(tǒng)構(gòu)成，數(shù)學(xué)模型，控制規(guī)律。本平臺(tái)從發(fā)電、控制、檢測(cè)、應(yīng)用、演示、開發(fā)等多角度使學(xué)生理解風(fēng)電系統(tǒng)的基本原理、發(fā)電過程、集成控制、檢測(cè)傳感、應(yīng)用系統(tǒng)等。3、以實(shí)際風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為基礎(chǔ)，是真實(shí)、可操作的教學(xué)實(shí)踐平臺(tái)，該平臺(tái)具備當(dāng)前 風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)最新的雙饋發(fā)電技術(shù)、永磁同步發(fā)電技術(shù)、并網(wǎng)控制技術(shù)、電力電子技術(shù)、逆變技術(shù)等重要核心實(shí)驗(yàn)技術(shù)，4、以開放式系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使學(xué)生和老師在探究系統(tǒng)技術(shù)和理論的同時(shí)，可以進(jìn)行自我設(shè)計(jì)，提升系統(tǒng)的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)要求。同時(shí)可以進(jìn)行先進(jìn)技術(shù)、先進(jìn)理論的各種嘗試。
圖I為本發(fā)明的結(jié)果示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖I所示，一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I、風(fēng)速儀4、電能輸出模塊2、數(shù)據(jù)采集處理模塊3和負(fù)載5，所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I分別與電能輸出模塊2、數(shù)據(jù)采集處理模塊3連接，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊3分別與風(fēng)速儀4、電能輸出模塊2連接，所述的電能輸出模塊2與負(fù)載5連接；所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I將電能通過電能輸出模塊2輸出至負(fù)載5，同時(shí)數(shù)據(jù)采集處理模塊3分別采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I、風(fēng)速儀4、電能輸出模塊2的信息并進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和顯示。所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I包括風(fēng)輪11和風(fēng)力發(fā)電機(jī)12，并設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的機(jī)頭偏角檢測(cè)信號(hào)輸出接口、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)輸出接口、電機(jī)扭矩信號(hào)輸出接口、發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓電流輸出接口和發(fā)電機(jī)電壓電流檢測(cè)信號(hào)輸出接口。所述的風(fēng)速儀4設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的風(fēng)速檢測(cè)信號(hào)輸出接口和風(fēng)向檢測(cè)信號(hào)輸出接口。所述的電能輸出模塊2包括充電控制電路21、蓄電池組22、逆變器23、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路24和總控制器25，所述的充電控制電路21、蓄電池組22、逆變器23、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路24依次連接，所述的總控制器2分別與充電控制電路21、蓄電池組22、逆變器23、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路24連接，所述的充電控制電路21與風(fēng)力發(fā)電機(jī)12連接，所述的風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路24分別與負(fù)載5、外部電網(wǎng)6連接。所述的蓄電池組22設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的蓄電池實(shí)際電壓電流輸出接口和蓄電池電壓電流檢測(cè)信號(hào)輸出接口。所述的逆變器23設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的逆變器交流側(cè)電壓電流信號(hào)輸出接口和逆變器直流側(cè)電壓電流信號(hào)接口。所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊3包括數(shù)據(jù)采集電路31、應(yīng)用服務(wù)器32、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器33、交換機(jī)34、數(shù)據(jù)顯示單元和PC35，所述的數(shù)據(jù)采集電路31分別與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備I、風(fēng)速儀4、電能輸出模塊2、應(yīng)用服務(wù)器32連接，所述的應(yīng)用服務(wù)器32分別與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器33、交換機(jī)34連接，所述的交換機(jī)34分別與數(shù)據(jù)顯示單元、PC35連接。所述的數(shù)據(jù)顯示單元包括依次連接的數(shù)據(jù)顯示輸出機(jī)頂盒36和LCD顯示屏37，所述的數(shù)據(jù)顯示輸出機(jī)頂盒36 與交換機(jī)34連接。
權(quán)利要求
1.一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和負(fù)載，所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備分別與電能輸出模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊連接，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊分別與風(fēng)速儀、電能輸出模塊連接，所述的電能輸出模塊與負(fù)載連接； 所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備將電能通過電能輸出模塊輸出至負(fù)載，同時(shí)數(shù)據(jù)采集處理模塊分別采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊的信息并進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備包括風(fēng)輪和風(fēng)力發(fā)電機(jī)，并設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的機(jī)頭偏角檢測(cè)信號(hào)輸出接口、電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)輸出接口、電機(jī)扭矩信號(hào)輸出接口、發(fā)電機(jī)實(shí)際電壓電流輸出接口和發(fā)電機(jī)電壓電流檢測(cè)信號(hào)輸出接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的風(fēng)速儀設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的風(fēng)速檢測(cè)信號(hào)輸出接口和風(fēng)向檢測(cè)信號(hào)輸出接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的電能輸出模塊包括充電控制電路、蓄電池組、逆變器、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路和總控制器，所述的充電控制電路、蓄電池組、逆變器、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路依次連接，所述的總控制器分別與充電控制電路、蓄電池組、逆變器、風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路連接，所述的充電控制電路與風(fēng)力發(fā)電機(jī)連接，所述的風(fēng)力/電網(wǎng)供電切換控制電路分別與負(fù)載、夕卜部電網(wǎng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的蓄電池組設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的蓄電池實(shí)際電壓電流輸出接口和蓄電池電壓電流檢測(cè)信號(hào)輸出接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的逆變器設(shè)有分別與數(shù)據(jù)采集處理模塊連接的逆變器交流側(cè)電壓電流信號(hào)輸出接口和逆變器直流側(cè)電壓電流信號(hào)接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊包括數(shù)據(jù)采集電路、應(yīng)用服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交換機(jī)、數(shù)據(jù)顯示單元和PC，所述的數(shù)據(jù)采集電路分別與風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊、應(yīng)用服務(wù)器連接，所述的應(yīng)用服務(wù)器分別與數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、交換機(jī)連接，所述的交換機(jī)分別與數(shù)據(jù)顯示單元、PC連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)顯示單元包括依次連接的數(shù)據(jù)顯示輸出機(jī)頂盒和LCD顯示屏，所述的數(shù)據(jù)顯示輸出機(jī)頂盒與交換機(jī)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種風(fēng)力發(fā)電綜合實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊和負(fù)載，所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備分別與電能輸出模塊、數(shù)據(jù)采集處理模塊連接，所述的數(shù)據(jù)采集處理模塊分別與風(fēng)速儀、電能輸出模塊連接，所述的電能輸出模塊與負(fù)載連接；所述的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備將電能通過電能輸出模塊輸出至負(fù)載，同時(shí)數(shù)據(jù)采集處理模塊分別采集風(fēng)力發(fā)電設(shè)備、風(fēng)速儀、電能輸出模塊的信息并進(jìn)行處理、存儲(chǔ)和顯示。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可鍛煉學(xué)生的思維能力、節(jié)能意識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用基礎(chǔ)理論分析和解決問題的能力，開闊學(xué)生視野，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決工程問題的能力等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G09B23/18GK102779450SQ20121021415
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者沈行良 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)