專利名稱：一種風光氫綜合能源發電系統性能測試平臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種風光氫綜合能源發電系統性能測試平臺。
背景技術：
風光氫綜合能源發電系統是一種綜合利用太陽能電池板產生的電能和風力發電機產 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電系統，這樣將太陽能和風能 轉化為氫能儲存起來，從而實現對自然能源的利用。在現有技術中，公開號CN101024883A 的專利曾公布了一種風、光制氫及提煉重水的方法與設備。它共有5大部分構成l.太 陽能發電部分、2.風力發電部分、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、循環泵、熱交換器、 蒸氣回路、汽輪發動機、發電機、冷卻器構成；第二部分中由立軸、變速輪、力臂、活動 風門、地輪、軌道、發電機等構成。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、循環泵、電動機、供水池、重水集水池、重水輸出管、氫氣出 口A、氧氣出口B構成；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、氫氣進口 A'、氧氣進口 B'構成；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；產品貯存鋼瓶以及連接管道；閥門K1 K6、 Kl' K6'等構成。本設備以140KW規格每小時可產高壓超純氫101.2kg;產氧氣896kg; 提煉重水O. 15kg;耗水2000kg;效率90%;壓力13-15MPa;純度可達99. 9999%。公開 號CN1664169曾公開了一種風光互補制氫方法及其裝置。它利用太陽能電池板和風力發電 機綜合發電電解水制取氫氣。太陽能和風能的結合能彌補單純由太陽能或單純由風能發電 制取氫氣的不足和缺點，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力發電機即可。該裝置可以 根據不同的需要和規模靈活地組裝，它既可以建成家庭用的小型氫能供應系統，又可以建 成大型的氫能供應系統。
上述的現有專利，均只是公開了一種風光氫綜合能源發電技術或者系統，但是它們均 沒有公開這種風光氫綜合能源發電系統的設計過程。在發電機技術領域中，很多發電機在設計時均有相應的性能測試方法和測試平臺，可用于檢測研究發電機的設計是否合理，再 根據檢測結果對發電機進行優化和改進，但是現有技術中尚不存在專門的對風光氫綜合能 源發電系統進行性能測試平臺，這樣就制約了風光氫綜合能源發電系統的利用和發展。
所以如何開發出一種小型風力發電機性能測試平臺，以方便研究分析其實際工作狀況 并對其性能進行優化，就成為本行業內亟待解決的問題。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是為了克服上述現有技術的不足而提供一種可方便 技術人員研究分析風光氫綜合能源發電系統工作狀況以對其進行優化設計的風光氫綜合 能源發電系統性能測試平臺。
本實用新型的技術方案為-
一種風光氫綜合能源發電系統性能測試平臺，其特點在于包括風能部分測試系統、光 能部分測試系統和氫能轉化部分測試系統；其中風能部分測試系統包括通風機、風道、風 速計、待測小型風力發電機和工控機，所述通風機設置于風道的一端，風道的另一端出風 口處設置風速計與待測小型風力發電機，其中通風機與一變頻調速器相連，變頻調速器與 工控機相連，風速計與待測小型風力發電機通過數據采集卡與工控機相連；光能部分測試 系統包括仿太陽能光源、可變電阻、光強傳感器、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節仿太陽能光源發光強度 大小，待測光伏電池設置于仿太陽能光源可照射處，光強傳感器和溫度測量儀與待測光伏 電池相鄰設置，光強傳感器、溫度測量儀與待測光伏電池均通過數據采集卡與工控機相連； 氫能轉化部分包括氫燃料電池，所述氫燃料電池通過數據采集卡與工控機相連。
采用本實用新型的測試平臺，能夠方便技術人員檢測分析研究風光氫綜合能源發電 系統工作狀況以對其進行優化設計，填補了風光氫綜合—能源發電系統研究中對于設計測試 優化這方面的技術空白，同時本實用新型還具有結構簡單、設計合理，具有測試方便和 結果準確的特點。
圖1是本實用新型的測試平臺結構示意圖。
具體實施方式
如圖l所示， 一種風光氫綜合能源發電系統性能測試平臺，包括風能部分測試系統、光能部分測試系統和氫能轉化部分測試系統；其中風能部分測試系統包括通風機1、風道 2、風速計3、待測小型風力發電機4和工控機5，所述通風機1設置于風道2的一端，風 道2的另一端出風口 6處設置風速計3與待測小型風力發電機4，其中通風機1與一變頻 調速器7相連，變頻調速器7與工控機5相連，風速計3與待測小型風力發電機4通過數 據采集卡8與工控機5相連；光能部分測試系統包括仿太陽能光源9、可變電阻IO、光強 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的電阻大小調節仿太陽能光源9發光強度大小，待測光伏電池 13設置于仿太陽能光源9直射處，光強傳感器11和溫度測量儀12與待測光伏電池13相 鄰設置，光強傳感器11、溫度測量儀12與待測光伏電池13均通過數據采集卡8與工控機 5相連；氫能轉化部分包括氫燃料電池14，所述氫燃料電池14通過數據采集卡8與工控 機5相連。
具體地說，其中通風機l設計為并列的數臺， 一起為風道2提供風源，風道2設置為 出風口 6直徑小于通風機1位置處直徑的形狀，可利于模擬自然風的產生，其中工控機5 內預設程序，可通過工控機5控制變頻調速器7進而控制通風機1產生模擬自然風，同時 工控機5可自動通過數據采集卡8采集風速計3和待測小型風力發電機4的數據，并進行 計算、比較，從而判別出待檢測的小型風力發電機4性能是否能達到要求。在光能部分測 試系統中，所述仿太陽能光源9具體可采用專業仿太陽能設備，在風能部分測試系統、光 能部分測試系統和氫能轉化部分測試系統中采用的數據采集卡8可以是不相同的數據采集 卡，只需其能實現各自的數據采集功能即可，其中的工控機5為同一工控機，此工控機內 分別設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 分析判斷結果，當軟件模塊判斷出三部分均分別能達到性能要求時，即可判別出待檢測的 風光氫綜合能源發電系統的性能能達到要求。
其具體測試時的步驟如下
1、 先根據風光氫綜合能源發電系統中風力發電機、光伏電池、氫燃料電池三大部分 的數學模型，經計算分別得到其特性方程，制得相應軟件模塊并將其預設入工控機內；
2、 將待測試風光氫綜合能源發電系統的屬性參數，包括風力發電機部分的葉片幾何 尺寸、翼型升阻力系數、葉片安裝位置、傳動系統傳動比、電機參數、塔架高度等參數； 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、電壓溫度系數、列陣串聯電阻等參數；氫燃料電池部分的進入增濕器中的 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，預輸 入工控機；3、 使用變頻器調節控制所述人造風源中通風機的轉速，在風道的出風口得到連續變 ffc的模擬自然風速；采用仿太陽能光源作為光伏電池的能量來源，輔以工控機控制光源功 率，制造可變'化的發光環境，以模擬光伏電池在自然情況下的運行情況；通過風速和光源 強度的變化組合，來模擬自然情況下復合能源系統的工作情況，例如可模擬白天風漸漸減 小，光射漸漸增大的自然狀態，也可模擬傍晚風漸漸增大，光射漸漸減小的自然狀況；
4、 在人造風源的出風口使用風速計檢測此連續變化的風速信號，并使用數據采集卡 將其轉化為連續變化的數字信號后輸入工控機內，經計算得到小型風力發電機性能理論曲 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 傳感器和溫度儀檢測所述仿太陽能光源所發出的光強和溫度，將此檢測到的光強和溫度的 變化值輸入工控機內，經計算得到光伏電池性能理論曲線圖；同時綜合小型風力發電機性 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、 將待檢測的小型風力發電機面向出風口設置于與風速計相鄰位置，并使用數據采 集卡采集小型風力發電機性能實際值，將此值輸入工控機得到小型風力發電機性能實際曲 線圖；同時通過數據采集卡采集所需測試的光伏電池的性能實際值，將此值輸入工控機得 到所需測試的光伏電池的性能實際曲線圖；同時經數據采集卡采集氫燃料電池的實際功 率，得到氫燃料電池的功率變化實際曲線6、 將小型風力發電機性能實際曲線圖與理論曲線圖比較，從而判斷小型風力發電機 性能是否符合要求；將所需測試的光伏電池性能實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際曲線圖與理論曲線圖比 較，從而判斷風光氫綜合能源發電系統性能是否符合要求。
權利要求1、一種風光氫綜合能源發電系統性能測試平臺，其特征在于包括風能部分測試系統、光能部分測試系統和氫能轉化部分測試系統；其中風能部分測試系統包括通風機、風道、風速計、待測小型風力發電機和工控機，所述通風機設置于風道的一端，風道的另一端出風口處設置風速計與待測小型風力發電機，其中通風機與一變頻調速器相連，變頻調速器與工控機相連，風速計與待測小型風力發電機通過數據采集卡與工控機相連；光能部分測試系統包括仿太陽能光源、可變電阻、光強傳感器、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節仿太陽能光源發光強度大小，待測光伏電池設置于仿太陽能光源可照射處，光強傳感器和溫度測量儀與待測光伏電池相鄰設置，光強傳感器、溫度測量儀與待測光伏電池均通過數據采集卡與工控機相連；氫能轉化部分包括氫燃料電池，所述氫燃料電池通過數據采集卡與工控機相連。
專利摘要本實用新型提供一種風光氫綜合能源發電系統性能測試平臺，包括風能部分測試系統、光能部分測試系統和氫能轉化部分測試系統；其中風能部分測試系統包括通風機、風道、風速計、待測小型風力發電機和工控機；光能部分測試系統包括仿太陽能光源、可變電阻、光強傳感器、溫度測量儀、待測光伏電池；氫能轉化部分包括氫燃料電池。本實用新型的測試平臺，能夠方便技術人員檢測分析研究風光氫綜合能源發電系統工作狀況以對其進行優化設計，填補了風光氫綜合能源發電系統研究中對于設計測試優化這方面的技術空白，同時本實用新型還具有結構簡單、設計合理，具有測試方便和結果準確的特點。
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 優先權日2009年4月24日
發明者何玉林, 李奇敏, 李成武, 靜 杜, 楊顯剛, 鑫 金 申請人:重慶大學