CN101777774A - 太阳能、风力发电场并网发电系统 - Google Patents

太阳能、风力发电场并网发电系统 Download PDF

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Abstract

本发明太阳能、风力发电场并网发电系统,包括并网型风力发电机组、光伏发电系统,属于风光发电领域。特点是:风电机组塔架上安装有太阳能电池板发电装置,安装于发电机组塔筒上的太阳能电池板可以是以一定方位角和倾斜角固定安装的,也可以是围绕塔筒轴线旋转。太阳能、风力发电机并网发电系统最大的优势是太阳能发电设备不占用额外的土地,节约了大量的土地资源。同时,太阳能发电系统与风力发电系统共用一套基础设施,降低了设备投资,还可以与风力发电机组共用一套送变电设备,降低了工程造价;共用一批经营管理人员,提高了劳动效率,降低了运行成本。

Description

太阳能、风力发电场并网发电系统
技术领域
[0001] 本发明涉及发电系统,特别是涉及一种与并网型风力发电机互联的太阳能、风力
发电场并网发电系统。 背景技术
[0002] 太阳能的使用主要分为几个方面:家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一 体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等,现在主要的应用方 式为建筑一体化和风光互补系统。
[0003] 现有的风光互补系统都局限在小功率发电,用于路灯、哨所、家用或一幢建筑使 用;现有的并网型太阳能电站投资大,占用较多土地,要建变电站等设施,还要建输电线路, 要有专人维护运营,而且并网型的大型太阳能电站没有和风资源互补。
发明内容
[0004] 本发明的目的在于提供一种不需要另外占用土地,节约投资,并能够将风力发电 和光伏发电馈入电网,实现风能、太阳能一体化的太阳能、风力发电场并网发电系统。 [0005] 技术解决方案:本发明包括并网型风力发电机组,在组成并网型风力发电机组的 每一个风力发电机的塔架上均安装太阳能发电设备,塔架上至少安装有一层太阳能组件支 撑架,每层支撑架上设置有多个太阳能电池板,太阳能电池板上的输出端与控制器连接,控 制器通过逆变器、变压器与电网连接。
[0006] 固定式结构的支撑架一端固定于风电机组塔架上,另一端与地面上的支柱连接, 或支撑架一端固定于风电机组塔架上,另一端悬空设置。旋转式结构的支撑架和安装在塔 架上的太阳能发电设备是通过旋转机构与塔架连接为一体。
[0007] 旋转机构包括:回转支撑轴承、轴承内圈,外圈、减速机,塔架外表面设有回转支撑 轴承,轴承内圈与风电机组塔筒联结,外圈与支撑架连接,减速机输出轴与外圈连接,电机 固定在减速机上;或外圈与液压马达连接。
[0008] 旋转机构包括,回转支撑轴承、轴承内圈,外圈,减速机,支撑轮,塔架外表面设有
回转支撑轴承,轴承内圈与风电机组塔筒联结,外圈与支撑架连接,支撑轮与减速机输出轴
连接,电机固定在减速机上,减速机与支撑架连接;或支撑轮与液压马达连接。
[0009] 支撑架由放置太阳能电池板的框架、支撑杆组成,支撑杆为固定式或可调的伸縮式。
[0010] 支撑架的材料采用钢材、铝合金、玻璃钢树脂。
[0011] 安装与风电塔筒上的太阳能电池板可以并联放置,也可以串联放置,或者是先串 联、再并联放置。
[0012] 安装与风电塔架上的太阳能电池板支撑架可以是固定式结构:支撑架按照一定的 方位角和倾斜角与塔筒固定联结。也可以是旋转式结构:支撑架通过旋转机构可以围绕塔 筒轴线旋转。[0013] 固定式结构安装在塔架上的太阳能电池板通过支撑架以一定的方位角和倾斜角 与发电机组的塔架联结,不能转动。固定太阳能电池板的支撑架可以悬空固定于风电机组 塔架上,也可以使用固定在地面上的支柱支撑太阳能电池板。
[0014] 旋转式结构塔架上设有旋转机构,旋转机构与支承架连接。旋转机构为塔架外表 面设有回转支撑轴承,回转轴承内圈与发电机组塔筒联结,外圈与支承架联结。驱动装置是 电机驱动也可以是液压驱动。驱动装置带动回转轴承转动,回转轴承与太阳能电池板支撑 架联结,或者驱动装置带动支撑架转动,使得太阳能电池板也可以围绕塔架轴线转动,可以 根据早晚阳光的照射角度不同跟踪太阳光,实现最大限度的利用光能。
[0015] 本发明由于在风力发电机塔架上至少安装有一层支承架,支承架上设置有多个太 阳能电池板,将太阳能并网系统和风力发电场结合起来,使光伏太阳能电池产生的电不经 过蓄电池储能,通过并网逆变器直接馈入电网的发电系统组成的风光一体化发电场,可以 单台机组使用组成一个小型风、光发电站,也可以多台机组同时使用组成一个大型风光一 体化发电场。 一体化风光发电系统的应用,对于推动我国节能环保事业的发展,促进资源节 约型和环境友好型社会的建设,具有巨大的经济、社会和环保效益。
[0016] 本发明的风电场建在哪里,太阳能电站自然就建到哪里,不占用土地,不用另外办 征地手续,不用新建变电站,不用重新敷设电缆,在建设风电场的同时,也建设了太阳能电 站,与风力发电场共用升压站及其它设施,与风力发电场一起维护,节约人力成本,形成大 规模的风光一体化发电场,该发电场在无风期仍可以向电网输电,保证电网的平衡和电网 安全。太阳能并网系统可以对公用电网起到调峰作用。太阳能电池板架设在高空,可以避 免其它因素造成的损坏。
[0017] 本发明同时还解决了风力发电场遇到电网突然故障造成的风机失控,太阳能发的 电仍然可以保证风力发电机的安全控制,保证通讯系统、信号传输系统畅通;可以有效地解 决风力发电场"低电压穿越"问题,所述的低电压穿越是:当电网出现故障导致电压跌落后, 在低电压下风力发电机组如果纷纷脱网会带来系统暂态不稳定,并可能造成局部甚至是系 统全面瘫痪,故人们开始关注风力发电机并网并相应提出了低电压穿越的要求。
附图说明
[0018] 图1为本发明旋转式结构侧视图;
[0019] 图2为本发明旋转式结构主视图;
[0020] 图3为图1的局部放大图;
[0021] 图4为图3的局部放大图。
[0022] 图5为本发明固定式结构示意图;
[0023] 图6为本发明固定式结构的一种实施方式结构示意图;
[0024] 图7为本发明旋转式结构的一种实施方式结构示意图;
[0025] 图8、图9为本发明旋转式结构液压驱动实施方式结构示意图;
[0026] 图10为本发明旋转式结构的另一种实施方式结构示意图。
具体实施方式 [0027] 实施例1[0028] 参照图5,太阳能电池板3安装在支撑架1上,支撑架1的一端与发电机组塔架2 固定联结,支撑架l的另一端悬空。太阳能电池板3与地面呈一定的倾斜角组装,太阳能电 池板3可以安装一层(排),也可以根据需要安装多层(排)。太阳能电池板3发出的电能 通过控制器、逆变器并入电网。 [0029] 实施例2
[0030] 参照图6,太阳能电池板3安装在支撑架1上,支撑架1与发电机组塔架2固定联 结,后支撑立柱9 一端与支撑架1联结,另一端支撑在地面上。太阳能电池板3与地面呈一 定的倾斜角组装,太阳能电池板3可以安装一层(排),也可以根据需要安装多层(排)。太 阳能电池板3发出的电能通过控制器、逆变器并入电网。 [0031] 实施例3
[0032] 参照图1、图2、图3、图4,太阳能电池板3安装在支撑架1上,支撑架1通过回转 支承轴承6与发电机组塔架2联结,回转支撑轴承6的内圈固定在塔架2上,回转支撑轴承 6的外圈与支撑架1联结。电机通过减速机4驱动回转支撑轴承6的外圈,带动支撑架l和 太阳能电池板3围绕塔架2的轴线旋转,实现太阳能电池板3能够根据早晚太阳光照射角 度的不同跟踪阳光,保证最大限度的利用太阳能。太阳能电池板3与地面呈一定的倾斜角 安装,太阳能电池板3,可以安装一层(排),也可以根据需要安装多层(排)。太阳能电池 板3发出的电能通过控制器、逆变器并入电网。 [0033] 实施例4
[0034] 参照图7,太阳能电池板3安装在支撑架1上,支撑架1通过回转轴承11与发电 机组塔架2联结,回转轴承11可以绕塔架2旋转。电机12安装在齿轮箱14上,齿轮箱14 与支撑架1联结,齿轮箱14输出轴带动支撑车轮13转动,实现支撑车轮13可以在地面上 绕塔筒2做圆周运动,支撑架1和太阳能电池板3围绕塔架2的轴线旋转,实现太阳能电池 板3能够根据早晚太阳光照射角度的不同跟踪阳光,保证最大限度的利用太阳能。太阳能 电池板3与地面呈一定的倾斜角安装。太阳能电池板3发出的电能通过控制器、逆变器并 入电网。
[0035] 实施例5
[0036] 参照图8、图9,太阳能电池板3安装在支撑架1上,支撑架1通过偏航轴承6与发 电机组塔架2联结,回转支撑轴承6的内圈固定在塔架2上,偏航轴承6的外圈与支撑架1 联结。液压驱动马达驱动偏航轴承6的外圈,带动支撑架1和太阳能电池板3围绕塔架2的 轴线旋转,实现太阳能电池板3能够根据早晚太阳光照射角度的不同跟踪阳光,保证最大 限度的利用太阳能。太阳能电池板3与地面呈一定的倾斜角安装,太阳能电池板3,可以安 装一层(排),也可以根据需要安装多层(排)。太阳能电池板3发出的电能通过控制器、 逆变器并入电网。 [0037] 实施例6
[0038] 参照图IO,太阳能电池板3安装在支撑架1上,支撑架1通过回转轴承11与发电 机组塔架2联结,回转轴承11可以绕塔架2旋转。电机12安装在齿轮箱14上,齿轮箱14 与支撑架1联结。齿轮箱14输出轴带动支撑轮13转动,支撑车轮在地面上绕塔筒2做圆 周运动,从而带动支撑架1和太阳能电池板3围绕塔架2的轴线旋转。实现太阳能电池板3 能够根据早晚太阳光照射角度的不同跟踪阳光,保证最大限度的利用太阳能。太阳能电池板3与地面呈一定的倾斜角安装。太阳能电池板3发出的电能通过控制器、逆变器并入电 网。

Claims (10)

  1. 太阳能、风力发电场并网发电系统,包括并网型风力发电机组,其特征在于,在组成并网型风力发电机组的每一个风力发电机的塔架上均安装有太阳能发电设备,风电机组塔架上至少安装有一层太阳能组件支撑架,每层支撑架上设置有多个太阳能电池板,太阳能电池板上发出的电能通过导线接入控制器,再通过逆变器、变压器与电网连接。
  2. 2. 根据权利要求1所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,太阳能电池板根据地域情况设置方位角和倾斜角。
  3. 3. 根据权利要求1所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,支撑架与塔架连接采用固定式结构或旋转式结构。
  4. 4. 根据权利要求3所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,固定式结构的支撑架一端固定于风电机组塔架上,另一端与地面上的支柱连接,或支撑架一端固定于风电机组塔架上,另 一端悬空设置。
  5. 5. 根据权利要求3所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,旋转式结构的支撑架和安装在塔架上的太阳能发电设备是通过旋转机构与塔架连接为一体。
  6. 6. 根据权利要求5所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,旋转机构包括:回转支撑轴承、轴承内圈,外圈、减速机,塔架外表面设有回转支撑轴承,轴承内圈与风电机组塔筒联结,外圈与支撑架连接,减速机输出轴与外圈连接,电机固定在减速机上;或外圈与液压马达连接。
  7. 7. 根据权利要求5所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,旋转机构包括,回转支撑轴承、轴承内圈,外圈,减速机,支撑轮,塔架外表面设有回转支撑轴承,轴承内圈与风电机组塔筒联结,外圈与支撑架连接,支撑轮与减速机输出轴连接,电机固定在减速机上,减速机与支撑架连接;或支撑轮与液压马达连接。
  8. 8. 根据权利要求1、2、3、4、5、6或7所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,支撑架由放置太阳能电池板的框架、支撑杆组成,支撑杆为固定式或可调的伸縮式。
  9. 9. 根据权利要求1所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,支撑架的材料采用钢材、铝合金、玻璃钢树脂。
  10. 10. 根据权利要求1所述的太阳能、风力发电场并网发电系统,其特征在于,太阳能电池板串联放置或并联放置,或太阳能电池板串联、并联放置。
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