專利名稱：一種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)性能測試平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)性能測試平臺。
背景技術(shù)：
風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)是一種綜合利用太陽能電池板產(chǎn)生的電能和風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn) 生的電能電解水制取氫氣，并最終得到氫燃料電池的一種發(fā)電系統(tǒng)，這樣將太陽能和風(fēng)能 轉(zhuǎn)化為氫能儲存起來，從而實(shí)現(xiàn)對自然能源的利用。在現(xiàn)有技術(shù)中，公開號CN101024883A 的專利曾公布了一種風(fēng)、光制氫及提煉重水的方法與設(shè)備。它共有5大部分構(gòu)成l.太 陽能發(fā)電部分、2.風(fēng)力發(fā)電部分、3.水電解氫氧部分、4.普氫貯存部分、5.制高壓超純 氫部分等；其中第一部分由太陽能集熱板組成的集熱器組、集熱回路、循環(huán)泵、熱交換器、 蒸氣回路、汽輪發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)、冷卻器構(gòu)成；第二部分中由立軸、變速輪、力臂、活動 風(fēng)門、地輪、軌道、發(fā)電機(jī)等構(gòu)成。第三部分中由變電降壓器、直流脈沖電源器、電解槽、 氣水分離器、冷卻干燥氣、循環(huán)泵、電動機(jī)、供水池、重水集水池、重水輸出管、氫氣出 口A、氧氣出口B構(gòu)成；第四部分中由鋼制外殼、氧氣出口、氫氣出口、活動壓板、膠制 貯氫軟膽、膠制貯氧軟膽、閥門、氫氣進(jìn)口 A'、氧氣進(jìn)口 B'構(gòu)成；第五部分中由催化 脫氧干燥凈化器、金屬氫化物終端凈化壓縮器；產(chǎn)品貯存鋼瓶以及連接管道；閥門K1 K6、 Kl' K6'等構(gòu)成。本設(shè)備以140KW規(guī)格每小時可產(chǎn)高壓超純氫101.2kg;產(chǎn)氧氣896kg; 提煉重水O. 15kg;耗水2000kg;效率90%;壓力13-15MPa;純度可達(dá)99. 9999%。公開 號CN1664169曾公開了一種風(fēng)光互補(bǔ)制氫方法及其裝置。它利用太陽能電池板和風(fēng)力發(fā)電 機(jī)綜合發(fā)電電解水制取氫氣。太陽能和風(fēng)能的結(jié)合能彌補(bǔ)單純由太陽能或單純由風(fēng)能發(fā)電 制取氫氣的不足和缺點(diǎn)，保證了水電解器能源源不斷地獲得電能電解水制氫。水電解的最 低電壓在2-3伏特，所以只需要小型的太陽能電池板和微型風(fēng)力發(fā)電機(jī)即可。該裝置可以 根據(jù)不同的需要和規(guī)模靈活地組裝，它既可以建成家庭用的小型氫能供應(yīng)系統(tǒng)，又可以建 成大型的氫能供應(yīng)系統(tǒng)。
上述的現(xiàn)有專利，均只是公開了一種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電技術(shù)或者系統(tǒng)，但是它們均 沒有公開這種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計過程。在發(fā)電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中，很多發(fā)電機(jī)在設(shè)計時均有相應(yīng)的性能測試方法和測試平臺，可用于檢測研究發(fā)電機(jī)的設(shè)計是否合理，再 根據(jù)檢測結(jié)果對發(fā)電機(jī)進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，但是現(xiàn)有技術(shù)中尚不存在專門的對風(fēng)光氫綜合能 源發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行性能測試平臺，這樣就制約了風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)的利用和發(fā)展。
所以如何開發(fā)出一種小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能測試平臺，以方便研究分析其實(shí)際工作狀況 并對其性能進(jìn)行優(yōu)化，就成為本行業(yè)內(nèi)亟待解決的問題。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種可方便 技術(shù)人員研究分析風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)工作狀況以對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的風(fēng)光氫綜合 能源發(fā)電系統(tǒng)性能測試平臺。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案為-
一種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)性能測試平臺，其特點(diǎn)在于包括風(fēng)能部分測試系統(tǒng)、光 能部分測試系統(tǒng)和氫能轉(zhuǎn)化部分測試系統(tǒng)；其中風(fēng)能部分測試系統(tǒng)包括通風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、風(fēng) 速計、待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和工控機(jī)，所述通風(fēng)機(jī)設(shè)置于風(fēng)道的一端，風(fēng)道的另一端出風(fēng) 口處設(shè)置風(fēng)速計與待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中通風(fēng)機(jī)與一變頻調(diào)速器相連，變頻調(diào)速器與 工控機(jī)相連，風(fēng)速計與待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)相連；光能部分測試 系統(tǒng)包括仿太陽能光源、可變電阻、光強(qiáng)傳感器、溫度測量儀、待測光伏電池，其中仿太 陽能光源與可變電阻相連，并可通過改變可變電阻的電阻大小調(diào)節(jié)仿太陽能光源發(fā)光強(qiáng)度 大小，待測光伏電池設(shè)置于仿太陽能光源可照射處，光強(qiáng)傳感器和溫度測量儀與待測光伏 電池相鄰設(shè)置，光強(qiáng)傳感器、溫度測量儀與待測光伏電池均通過數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)相連； 氫能轉(zhuǎn)化部分包括氫燃料電池，所述氫燃料電池通過數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)相連。
采用本實(shí)用新型的測試平臺，能夠方便技術(shù)人員檢測分析研究風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電 系統(tǒng)工作狀況以對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，填補(bǔ)了風(fēng)光氫綜合—能源發(fā)電系統(tǒng)研究中對于設(shè)計測試 優(yōu)化這方面的技術(shù)空白，同時本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，具有測試方便和 結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。


圖1是本實(shí)用新型的測試平臺結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式

如圖l所示， 一種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)性能測試平臺，包括風(fēng)能部分測試系統(tǒng)、光能部分測試系統(tǒng)和氫能轉(zhuǎn)化部分測試系統(tǒng)；其中風(fēng)能部分測試系統(tǒng)包括通風(fēng)機(jī)1、風(fēng)道 2、風(fēng)速計3、待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)4和工控機(jī)5，所述通風(fēng)機(jī)1設(shè)置于風(fēng)道2的一端，風(fēng) 道2的另一端出風(fēng)口 6處設(shè)置風(fēng)速計3與待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)4，其中通風(fēng)機(jī)1與一變頻 調(diào)速器7相連，變頻調(diào)速器7與工控機(jī)5相連，風(fēng)速計3與待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)4通過數(shù) 據(jù)采集卡8與工控機(jī)5相連；光能部分測試系統(tǒng)包括仿太陽能光源9、可變電阻IO、光強(qiáng) 傳感器ll、溫度測量儀12、待測光伏電池13，其中仿太陽能光源9與可變電阻10相連， 并可通過改變可變電阻10的電阻大小調(diào)節(jié)仿太陽能光源9發(fā)光強(qiáng)度大小，待測光伏電池 13設(shè)置于仿太陽能光源9直射處，光強(qiáng)傳感器11和溫度測量儀12與待測光伏電池13相 鄰設(shè)置，光強(qiáng)傳感器11、溫度測量儀12與待測光伏電池13均通過數(shù)據(jù)采集卡8與工控機(jī) 5相連；氫能轉(zhuǎn)化部分包括氫燃料電池14，所述氫燃料電池14通過數(shù)據(jù)采集卡8與工控 機(jī)5相連。
具體地說，其中通風(fēng)機(jī)l設(shè)計為并列的數(shù)臺， 一起為風(fēng)道2提供風(fēng)源，風(fēng)道2設(shè)置為 出風(fēng)口 6直徑小于通風(fēng)機(jī)1位置處直徑的形狀，可利于模擬自然風(fēng)的產(chǎn)生，其中工控機(jī)5 內(nèi)預(yù)設(shè)程序，可通過工控機(jī)5控制變頻調(diào)速器7進(jìn)而控制通風(fēng)機(jī)1產(chǎn)生模擬自然風(fēng)，同時 工控機(jī)5可自動通過數(shù)據(jù)采集卡8采集風(fēng)速計3和待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)4的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行 計算、比較，從而判別出待檢測的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)4性能是否能達(dá)到要求。在光能部分測 試系統(tǒng)中，所述仿太陽能光源9具體可采用專業(yè)仿太陽能設(shè)備，在風(fēng)能部分測試系統(tǒng)、光 能部分測試系統(tǒng)和氫能轉(zhuǎn)化部分測試系統(tǒng)中采用的數(shù)據(jù)采集卡8可以是不相同的數(shù)據(jù)采集 卡，只需其能實(shí)現(xiàn)各自的數(shù)據(jù)采集功能即可，其中的工控機(jī)5為同一工控機(jī)，此工控機(jī)內(nèi) 分別設(shè)置有三個部分各自的軟件模塊。其中第三部分的性能判斷分析，需借助前兩部分的 分析判斷結(jié)果，當(dāng)軟件模塊判斷出三部分均分別能達(dá)到性能要求時，即可判別出待檢測的 風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)的性能能達(dá)到要求。
其具體測試時的步驟如下
1、 先根據(jù)風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電機(jī)、光伏電池、氫燃料電池三大部分 的數(shù)學(xué)模型，經(jīng)計算分別得到其特性方程，制得相應(yīng)軟件模塊并將其預(yù)設(shè)入工控機(jī)內(nèi)；
2、 將待測試風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)的屬性參數(shù)，包括風(fēng)力發(fā)電機(jī)部分的葉片幾何 尺寸、翼型升阻力系數(shù)、葉片安裝位置、傳動系統(tǒng)傳動比、電機(jī)參數(shù)、塔架高度等參數(shù)； 光伏電池部分的短路電流、最大工作電流、最大工作電壓、開路電壓、太陽輻射參考值、 電流溫度系數(shù)、電壓溫度系數(shù)、列陣串聯(lián)電阻等參數(shù)；氫燃料電池部分的進(jìn)入增濕器中的 摩爾流量、陽極體積、燃料電池溫度、摩爾密度、燃料流速、通道截面面積等參數(shù)，預(yù)輸 入工控機(jī)；3、 使用變頻器調(diào)節(jié)控制所述人造風(fēng)源中通風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，在風(fēng)道的出風(fēng)口得到連續(xù)變 ffc的模擬自然風(fēng)速；采用仿太陽能光源作為光伏電池的能量來源，輔以工控機(jī)控制光源功 率，制造可變'化的發(fā)光環(huán)境，以模擬光伏電池在自然情況下的運(yùn)行情況；通過風(fēng)速和光源 強(qiáng)度的變化組合，來模擬自然情況下復(fù)合能源系統(tǒng)的工作情況，例如可模擬白天風(fēng)漸漸減 小，光射漸漸增大的自然狀態(tài)，也可模擬傍晚風(fēng)漸漸增大，光射漸漸減小的自然狀況；
4、 在人造風(fēng)源的出風(fēng)口使用風(fēng)速計檢測此連續(xù)變化的風(fēng)速信號，并使用數(shù)據(jù)采集卡 將其轉(zhuǎn)化為連續(xù)變化的數(shù)字信號后輸入工控機(jī)內(nèi)，經(jīng)計算得到小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能理論曲 線圖；同時采用所述太陽能光源照射所需測試的光伏電池，在光伏電池相鄰位置采用光強(qiáng) 傳感器和溫度儀檢測所述仿太陽能光源所發(fā)出的光強(qiáng)和溫度，將此檢測到的光強(qiáng)和溫度的 變化值輸入工控機(jī)內(nèi)，經(jīng)計算得到光伏電池性能理論曲線圖；同時綜合小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性 能理論曲線圖和光伏電池性能理論曲線圖后，計算得到氫燃料電池的功率變化理論曲線 5、 將待檢測的小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)面向出風(fēng)口設(shè)置于與風(fēng)速計相鄰位置，并使用數(shù)據(jù)采 集卡采集小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能實(shí)際值，將此值輸入工控機(jī)得到小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能實(shí)際曲 線圖；同時通過數(shù)據(jù)采集卡采集所需測試的光伏電池的性能實(shí)際值，將此值輸入工控機(jī)得 到所需測試的光伏電池的性能實(shí)際曲線圖；同時經(jīng)數(shù)據(jù)采集卡采集氫燃料電池的實(shí)際功 率，得到氫燃料電池的功率變化實(shí)際曲線6、 將小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)性能實(shí)際曲線圖與理論曲線圖比較，從而判斷小型風(fēng)力發(fā)電機(jī) 性能是否符合要求；將所需測試的光伏電池性能實(shí)際曲線圖與理論曲線圖比較，從而判斷 所需測試的光伏電池性能是否符合要求；將氫燃料電池性能實(shí)際曲線圖與理論曲線圖比 較，從而判斷風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)性能是否符合要求。
權(quán)利要求1、一種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)性能測試平臺，其特征在于包括風(fēng)能部分測試系統(tǒng)、光能部分測試系統(tǒng)和氫能轉(zhuǎn)化部分測試系統(tǒng)；其中風(fēng)能部分測試系統(tǒng)包括通風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、風(fēng)速計、待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和工控機(jī)，所述通風(fēng)機(jī)設(shè)置于風(fēng)道的一端，風(fēng)道的另一端出風(fēng)口處設(shè)置風(fēng)速計與待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其中通風(fēng)機(jī)與一變頻調(diào)速器相連，變頻調(diào)速器與工控機(jī)相連，風(fēng)速計與待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)通過數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)相連；光能部分測試系統(tǒng)包括仿太陽能光源、可變電阻、光強(qiáng)傳感器、溫度測量儀、待測光伏電池，其中仿太陽能光源與可變電阻相連，并可通過改變可變電阻的電阻大小調(diào)節(jié)仿太陽能光源發(fā)光強(qiáng)度大小，待測光伏電池設(shè)置于仿太陽能光源可照射處，光強(qiáng)傳感器和溫度測量儀與待測光伏電池相鄰設(shè)置，光強(qiáng)傳感器、溫度測量儀與待測光伏電池均通過數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)相連；氫能轉(zhuǎn)化部分包括氫燃料電池，所述氫燃料電池通過數(shù)據(jù)采集卡與工控機(jī)相連。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)性能測試平臺，包括風(fēng)能部分測試系統(tǒng)、光能部分測試系統(tǒng)和氫能轉(zhuǎn)化部分測試系統(tǒng)；其中風(fēng)能部分測試系統(tǒng)包括通風(fēng)機(jī)、風(fēng)道、風(fēng)速計、待測小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)和工控機(jī)；光能部分測試系統(tǒng)包括仿太陽能光源、可變電阻、光強(qiáng)傳感器、溫度測量儀、待測光伏電池；氫能轉(zhuǎn)化部分包括氫燃料電池。本實(shí)用新型的測試平臺，能夠方便技術(shù)人員檢測分析研究風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)工作狀況以對其進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，填補(bǔ)了風(fēng)光氫綜合能源發(fā)電系統(tǒng)研究中對于設(shè)計測試優(yōu)化這方面的技術(shù)空白，同時本實(shí)用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)計合理，具有測試方便和結(jié)果準(zhǔn)確的特點(diǎn)。
文檔編號G01M99/00GK201434771SQ20092012713
公開日2010年3月31日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者何玉林, 李奇敏, 李成武, 靜 杜, 楊顯剛, 鑫 金 申請人:重慶大學(xué)