5kW的小型独立运行的风力发电系统设计

5kW的小型独立运行的风力发电系统设计

一、风力发电的原理和特点

原理：风力发电是利用风能来发电，而风力发电机组是将风能转化为电能的机

械。风轮是风电机组最主要的部件，由桨叶和轮毂组成。桨叶具有良好的动力外形，在气流的作用下能产生空气动力是风轮旋转，将风能转化为机械能，再通过齿轮箱增速驱动发电机，将机械能转化电能。然后在依据具体要求需要，通过适当的变换将其存储为化学能或者并网或者直接为负载供电。

特点：1、可再生，且清洁无污染。

2、风速随时变化，风电机组承受着十分恶劣的交变载荷。

3、风电的不稳定性会给电网或负载带来一定的冲击影响。

风力发电系统一般由叶轮、发电机及齿轮箱(在直驱系统中已省去齿轮箱)、整流器、直流环节、逆变器等组成

3、装机容量的计算：

1.负载用电情况的计算

负载功率：5kW；

日总耗电量：5 kW×6h=30kWh；

月总耗电量：30kWh×30=900kWh；

年总耗电量：900kWh×12=10800kWh

二.风力发电机组的选型

风力机一般分为水平轴和垂直轴两种，垂直轴的风力机主要缺点是转矩脉动大，在遇到强风时不易调速。现在的风力机主要是水平轴螺旋桨推进器型的。水平轴风力机主要由风轮、回转体、调速机构、调向机构、手刹车机构、增速齿轮箱、发电机、塔架等部件所组成。风轮由气动性能优异的叶片装在轮毂上所组成，风轮采用定桨距或变桨距两种，小型风力机以定桨距居多。这里采用水平轴定桨距的。

1、产品介绍:

5kw小型风力发电机系统，家用FD5.0-5000W

加工定制：是

型号：FD5.0-5000w

额定功率：5000（W）W

输出电压：220（V）

风轮直径：5（m）m

叶片数目：3片

额定风速：8（m/s）m/s

产品认证：CE

额定转速：220转/分钟

启动风速：3m/sm/s

塔架类型：拉锁塔架

2、产品特点:

1）、起动风速低，风能利用率高；体积小，外型美观、运行振动低。

2）、安装采用人性化设计，方便设备安装、维护和检修。

3、采用新型集电环电源输出装置，克服传统小型风力机迎风时电缆缠绕。

4）、风轮叶片采用新工艺经精密注射成型，配以优化的气动外形设计和结构设计，风能利用系数高，增加了年发电量。

5）、发电机采用专利技术的永磁转子交流发电机，配以特殊的定子设计，有效地降低发电机的阻转矩，同时使风轮与发电机具有更为良好的匹配特性，机组运行的可靠性。

6）、智能型高效正弦波逆变器将直流电逆变为220V/50Hz或110V/60Hz交流电，可直接带动感性负载，同时具有短路、过载和蓄电池组的过放、过充自动保护功能，能有效地延长蓄电池组的使用寿命。

四、风机组的主要构成部分：

1、发电机

a、发电机选择：

容量计算：按照用户一年总耗电量来选择风力机组的安装容量。根据系统所在地区风能资源情况，若初步选择额定功率为5kW，额定风速为8m/s的风力机，对于设计定型的风力机，其输出功率与风速的三次方成正比关系，则可以下式计算风机的平均输出功率。

Pw=(V/Ve)3×Pe

当风速为7 m/s时，风力机发出的平均功率为：

PW=(V/Ve)3×Pe=(7/8)3×5kW=4.4kW

当风速为9m/s时，风力机发出的平均功率为

Pw=5.6kW

风力机机组输出电能为

Ew=∑Pwm×Tm

Ed=Pw×7+Pw×2.5=44.8kWh

风力机每年能发出的电能为

Er=44.8kWh×360=16128kWh>10800kwh(年总耗电量)

选择小型交流永磁风力发电机。

二、蓄电池：

在独立运行小型风力发电系统中蓄电池既能存储风力发电机在满足负载使用后发出的多余能量，在无风期提供给负载使用；又能平衡发电机输出与负载用电量之间的能量不平衡，保护整个系统安全运行，并且在风力机突然卸载和停车时，保护高速运行的风力机不致因突然空载而导致飞车。常用的蓄电池主要有三种:铅酸蓄电池、碱性蓄电池和铁镍蓄电池。由于铅酸蓄电池具有化学能和电能转换效率高、循环寿命长、端电压高、容量大等优点，所以基于性能价格比的考虑，大多数采用铅酸蓄电池。

基本原理：

公式计算：

蓄电池容量计算

按5KW每天6小时计算得：

根据用户的需求可知日总耗电量为:30kwh，平均每天用电6H.而蓄电池供电至少满足用户3天；风力发电系统总功率:P=30/0.85=35.3kwh

蓄电池总容量为:(C×220×0.2×0.9）/P=35.3×3 C=95kwh

因此可选工作电压为24V胶体电解液的阀控密封式铅酸蓄电池。蓄电池总容量为9700(w.h)，即0.81kAh×12V。蓄电池串联块数为:220/12=19块，单位蓄电池容量选型:810/19=42.6AH/块。选用50AH蓄电池19块串联。实际蓄电池组总容量为:50×24×19=22800 (w.h)

选型：胶体阀控密封式铅酸蓄电池

蓄电池安装接线

1.清除蓄电池水泥里泥土等杂物，确保无异物和灰尘堵塞；查看蓄电池室有无损坏，同时检测蓄电池电压是否正常，若出现异常禁止安装。

2.摘掉舱门，捋顺舱内的护套线并查看在安装过程中是否损坏护套线，若损坏则采取相应的补救措施，必要时重新穿线。

3.将蓄电池线从预制管中穿出后再套上一段穿线软管，在穿线软管上套上两个双钢丝式环箍，将预制管上均匀涂上一层7091密封硅胶后将穿线软管插到预制管的根部，用一字螺丝刀将双钢丝式环箍上的螺栓禁固，最后将蓄电池固定在管口。

三：逆变器

正弦波逆变器,有方波的输出和正弦波输出的区别.方波输出的逆变器效率高,但对于都是为正弦波电源设计的电器来说,使用总是不放心,虽然可以适用于许多电器,但部分电器就不适用,或用起来电器的指标会变化.正弦波输出的逆变器就没有这方面的缺点,却存在效率低的缺点.为此设计了一款高效率正弦波逆变器,

选型：

智能型高效正弦波逆变器将直流电逆变为220V/50Hz

参数：

铭开12V/24V/48V转220V/5000W纯正弦

型号: 1000W纯正弦波逆变器颜色分类: 24V转110V 1000W 12V转110V 5000W 48V转110V 1000W 48V转220V 5000W 24V转220V 1000W 12V转220V 5000W

持续输出功率:

其它功率电压转换功能: 12V-220V互换

是否带USB: 否