CN102185525A - 复合型发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种可利用清洁能源的所谓太阳光及风力进行发电的复合型发电装置，包括：框架，其由以预定高度配置的金属制结构物构成；太阳光发电部，其固定于所述框架的上部，具备多个内置太阳能电池单元的太阳能电池模块，并通过太阳光进行发电；风力发电部，其在所述太阳光发电部的下部固定于框架，并具备翼翅，所述翼翅利用通过所述太阳光发电部的下部通风空间的风力进行旋转，所述翼翅的下端连接在发电模块，并通过所述翼翅的旋转进行发电；控制部，其分别连接在所述太阳光发电部和风力发电部取电，并电连接在蓄电部提供发电电力。

Description

复合型发电装置
技术领域
本发明涉及一种可利用清洁能源的所谓太阳光和风力进行发电的发电装置，更详细地涉及一种天气晴的白天主要利用太阳光生产电力，风力以辅助形式生产电力，下雨或阴天不管白天还是夜间无法利用太阳光时，或刮大风时，主要可利用风力发电，不管是白天、夜间或晴天、阴天，总是能利用太阳和风生产电力而改善的复合型发电装置。
背景技术
一般，如图1所示的，太阳能电池模块1的结构在低铁钢化玻璃10的后面，通过粘贴层(EVA)(未图示)固定在太阳能电池单元20和后板(BackSheet(3)。
如所述，用于太阳能电池模块1的太阳能电池单元20由硅单晶及多晶制成，通过太阳光的光电效应生产电。但是这种太阳能电池模块1在太阳光照射的白天才能生产电，因此具有在没有太阳光的夜间无法生产电的问题。
一般太阳能电池模块1朝向南及东南、西南方向安装，根据设置地区不同，安装时倾斜度为30°至33°。
这种太阳光发电设备可分为固定型、单轴跟踪型、多轴驱动跟踪型，或集光型。
其中，固定型是以平均国内平均日照量的大田地区为准，为3.5小时。大邱地区为约4小时，赤道附近的平均日照量为约6小时。
但是跟踪型是固定型的日平均发电量少为3～6个小时，从而太阳能电池模块1随着太阳移动进行发电方式，比固定型具有约15％的发电效果。
并且，集光型是硅太阳能电池模块通过菲涅尔透镜或镜子集光来进行发电的方式。这种方式比固定型可以发电最少30％至最大500％以上。但是由于自太阳光照射的紫外线、红外线等也一同被集光，对构成太阳能电池模块1的材料直接产生影响，因此目前对太阳能电池模块的长期发展并没有形成充分的验证。即，现有的集光型在太阳能电池模块具有耐久性的限制。
尤其，太阳能电池模块1的发电标准(STC：Standard Test Condition)的温度(Temperature)为25℃、光谱空气质量(Spectrum Air Mass)为1.5、辐照度(Irradiance)为1,000W/m2，当温度上升1℃时，具有效率下降0.45～0.55％的问题。
一方面，还有与上述不同的环保发电设施-风力发电。
如上述，用于风力发电的风力发电机50大致可分为垂直轴方式和水平轴方式，水平轴风力发电机50，如图1b所示，作为普通的螺旋桨方式的水平轴风力发电机，与垂直轴相比，具有产品重量比相同容量轻，可节省约20％的安装费用的优点。但是由于风的利用受到限制，因此具有效率下降、安装高度高的缺点。
而且，虽然垂直轴风力发电机的初期安装费用比水平轴贵一点，风力发电机本身的重量重，但是具有不受风的方向的限制，旋转半径小，通过微风也能启动的优点。
一般，水平轴风力发电机在发电时受到风速的直接影响，虽然平均3m/sec开始可以发电，但是要想获得正常的输出，发电时风速得达到7m/sec以上。在国内，海岸附近、济州岛、大关岭附近的平均风速为7m/sec以上，因此具有最适合的地形条件。
尤其，风力发电机50受到很多地理条件的影响，在城市由于受到建筑物的影响，随着风向，其风速也不稳定，因此不宜安装。
而且，风力发电机50在瞬间风速达到30m/sec以上时，旋转轴瞬间受到强压，发生发电机的翼翅断裂或停止无法再进行发电的情况。
一般的固定型太阳能电池模块1，其发电效率与面积相比达到13～15％，风力发电达到20～25％。太阳光和风力由于利用可无限使用的清洁能源的所谓太阳和风，因此非常环保，产生少量的引起气候变暖的二氧化碳(CO2)，是生产能源的新、再生能源中最为代表性的能源。
2009年初，随着硅晶片价格急剧下降太阳光发电的发电单价为约US$2.0/Wp，预计2012年为US$1.5/Wp，2020年US$1.0/Wp。如上述，随着发电单价下降，将会迎接与利用化石燃料的发电单价接近的Grid Parity(太阳发电成本下降至与传统发电成本相当)时代。即，作为能源使用新能源、再生能源来代替化石燃料。
虽然利用太阳光的太阳能电池模块1的发电单价下降，但是能源密度小，需要大的安装面积，而且具有在夜间无法发电的缺点。风力发电机50虽然白天、夜间都可以使用，但是受到地区安装条件的限制，只能在具有预定风速的地方才能安装。
而且，太阳光发电具有没有地区的限制，任何地方都可以安装，维修费用少，夏天用可调节高峰负荷量的优点，但是目前具有安装费用高、需要面积大、夜间无法发电的缺点。
一方面，风力发电具有比太阳光安装单价贵、白天、夜间都可以发电、安装面积比太阳光相对小的优点，但是具有根据风速安装的区域限制、维修难的缺点。
发明内容
本发明的目的是为解决所述现有问题而提出的，提供一种利用太阳光生产电力，或无法利用太阳光时可利用风力时刻发电，因此不管是白天、夜间或晴天、阴天，可利用清洁能源稳定地生产电力而改善的复合型发电装置。
为了实现所述目的，本发明提供一种利用清洁能源的所谓太阳光或风力发电的复合型发电装置，包括：
框架，其由以预定高度配置的金属制结构物构成；
太阳光发电部，其固定在所述框架的上部，具备多个内置太阳能电池单元的太阳能电池模块，通过太阳光进行发电；
风力发电部，其在所述太阳光发电部的下部固定于框架，并具备翼翅，所述翼翅利用通过所述太阳光发电部的下部通风空间的风力进行旋转，所述翼翅的下端连接在发电模块，通过所述翼翅的旋转进行发电；
控制部，其分别连接在所述太阳光发电部和风力发电部取电，并电连接在蓄电部提供发电电力。
如上所述，本发明的复合型发电装置在可利用太阳光的天气，或晴天利用太阳光发电部生产电力，刮风时可利用风力发电部进行发电。因此不管是白天、夜间或晴天、阴天，都可以利用自然的清洁能源稳定地生产电力。
而且，本发明优选提供一种复合型发电装置，其中，所述框架，在其上部形成圆形环，在所述圆形环的下部向下延伸多个垂直杆，在所述垂直杆的下端形成中空形防水壳，并在所述圆形环的内侧配置太阳光发电部的太阳能电池模块，在所述垂直杆内侧可旋转地配置风力发电部的翼翅，所述防水壳的内侧安装有发电模块、控制部及蓄电部。
因此，本发明的复合型发电装置，太阳光发电部的太阳能电池模块配置于最上部，在其下部风力发电部的翼翅随着风旋转，并通过在防水壳的内侧配置发电模块、控制部及蓄电部等的电气设备，在户外安装，可有效生产电力。
本发明优选提供一种复合型发电装置，所述框架，在圆形环的上部向圆周方向以预定间隔垂直地固定多个尖针，以防鸟类坐在所述框架上，同时防止鸟类分泌物对污染太阳光发电部的太阳能电池模块表面。
如所述，本发明防止鸟类分泌物对太阳能电池模块的表面形成污染，使表面不受污染，并保持清洁状态，从而可更加提高通过太阳光的发电效率。
而且，本发明优选提供一种复合型发电装置，所述框架的圆形环倾斜成预定角度，并以倾斜的状态安装太阳光发电部的太阳光电池模块，在所述太阳电池模块之间以预定间隔配置并固定所述多个尖针。
因此，本发明由于所述太阳能电池模块的倾斜安装结构，在其斜面上堆积的异物自然往下排出，从而有效防止鸟类的接近，进一步提高通过太阳光的发电效率。
而且，本发明优选提供一种复合型发电装置，所述风力发电部，其翼翅的旋转轴的上端通过第一轴承可旋转地安装在所述框架的垂直杆的上部，所述旋转轴的下部通过第二轴承可旋转地安装在框架的壳体的中央，其下端连接于发电模块的内部旋转器的同时，所述翼翅以旋转轴为中心径向延长，由玻璃纤维(FRP)形成的轻量的多个弯曲的旋转盘向圆周方向等间隔安装，并通过所述太阳光发电部的太阳能电池模块的下部的风进行旋转。
因此，本发明即使在风速小的时也能通过轻量的翼翅结构进行旋转，因此可通过发电模块生产电力。
而且，本发明优选提供一种复合型发电装置，所述翼翅是四个旋转盘在旋转轴上以90度的间隔形成的，所述每个旋转盘形成有第一弯曲部，其与旋转轴相邻，并向一个方向弯曲为相同的半圆形；第二弯曲部，其从所述第一弯曲部的末端向反方向弯曲，分别形成为“S”型截面。
如上述，本发明由于其旋转盘呈“S”型截面结构，因此风被第一弯曲部碰撞后，向一个方向推每个旋转盘，使其与旋转轴一起连续地旋转连接在其下端的发电模块的旋转器(rotor)。
如所述，根据本发明，天气晴的白天主要利用太阳光在太阳光发电部生产电力，同时利用风在风力发电部生产电力，而且无法利用太阳光的雨天或阴天、夜间主要利用风在风力发电部发电。
在此过程中，所述太阳光发电部在框架的上部向圆周方向以预定间隔垂直地固定多个尖针，以防鸟类坐在所述框架上，防止鸟类分泌物污染太阳光发电部的太阳能电池模块的表面，由此更能提高通过太阳光的发电效率。
而且，本发明所具有的风力发电部，其翼翅以旋转轴为中心径向延长，由玻璃纤维(FRP)形成的轻量的多个弯曲的旋转盘向圆周方向等间距安装，通过太阳光发电部的太阳能电池模块的下部的风进行旋转，因此更容易生产电力。
因此，本发明可同时启动太阳光发电部及/或风力发电部，或也可以单独启动，不管是白天、夜间或晴天、阴天，都可以获得稳定地利用清洁能源生产电力的优秀效果。
附图说明
图1a是表示一般太阳能电池模块的正视图及侧截面图。
图1b是表示一般风力发电机的透视图。
图2是表示根据本发明的复合型发电装置的透视图。
图3是表示根据本发明的复合型发电装置的分解透视图。
图4是表示在根据本发明的复合型发电装置上水平配置太阳能电池模块的结构的截面图。
图5是表示在根据本发明的复合型发电装置上以倾斜状态配置太阳能电池模块的结构的截面图。
图6是表示根据本发明的复合型发电装置的整体结构的说明图。
具体实施方式
以下，参照附图详细进一步详细说明本发明的优选实施例。
根据本发明的复合型发电装置100是利用作为清洁能源的太阳光及风力进行发电的装置。
根据本发明的复合型发电装置100，如图2所示，太阳光发电部130和风力发电部150通过框架110制作成一个单元。
根据本发明的复合型发电装置100所具备的框架110优选由铝或铁等金属材料制成，所述框架110，如图3图示，在上部形成圆形环112，在所述圆形环112的下部向下延长多个垂直杆114，在所述垂直杆114的下端形成有中空形的防水壳120，通过柱子122被支持为预定高度的结构。
如上述，框架110在所述圆形环112的内侧配置太阳光发电部130的太阳能电池模块132，在所述太阳光发电部130的下部和壳体120的上部形成有通风空间140，所述通风空间140形成在多个垂直杆114内，形成为四面开放的结构，在通风空间140的内部分别可旋转地安装有风力发电部150的翼翅160，在所述垂直杆114的通风空间140下部配置有防水壳120。
如上述，本发明的复合型发电装置100，如图4截面所示，太阳光发电部130的太阳能电池模块132被安装在最上侧，在其下部风力发电部150的翼翅160随着风旋转，在其下部防水壳120的内侧安装发电模块170、控制部180及蓄电部190等电气设备等的结构。
通过这种结构，本发明不会浪费框架110内的空间，都可以利用，可以比较有效地配置太阳光发电部130和风力发电部150，可通过小尺寸的框架110获得高发电效率。
并且，所述框架110，如图2所示，在圆形环112的上部向圆周方向以预定间隔垂直地安装有多个尖针124，所述尖针124可防止鸟类坐在所述框架110上，同时防止鸟类分泌物污染太阳光发电部130的太阳能电池模块132表面，由此太阳能电池模块132的表面可以总是保持不被污染的清洁的状态，更能提高通过太阳光的发电效率。
而且，所述框架110，优选如图5所示，圆形环112以预定角度θ倾斜，从而可以使太阳光发电部130的太阳能电池模块132以倾斜状态安装，通过所述太阳能电池模块132的倾斜安装结构，其上面堆积的异物随着雨水等自然清洗向下排出，形成自然的倾斜排出结构。
所述多个尖针124不仅配置在所述圆形环112的周围，而且以预定间隔配置在太阳能电池模块132之间形成被固定的结构。
这种结构穿通所述太阳能电池模块132，在上部突出形成轻量的铝针124，或在太阳能电池模块132的表面用粘贴剂(未图示)粘贴铝针124。所述针124的结构可以更有效地防止鸟类的靠近。
一方面，安装于所述框架110上部的圆形环112上的面板型太阳光发电部130，其每个太阳能电池模块132由低铁钢化玻璃132a形成其上部表面，在其背面通过粘接层(EVA)固定多个太阳能电池单元132b和后板(BackSheet)132c。
而且，安装于所述框架110的通风空间140的风力发电部150分别具有翼翅160，所述翼翅160利用通过所述通风空间140的风的风力进行旋转。
即，所述风力发电部150的结构如下；如图3所示，其翼翅160的旋转轴162的上端通过第一轴承164a可旋转地安装在所述框架110的垂直杆114的上部，所述旋转轴162的下部通过第二轴承164b可旋转地安装在框架110的壳体120的中央，其下端连接在发电模块170的内部旋转器(rotor)(未图示)。
如所述结构，所述旋转轴162和翼翅160在其结合部通过键166固定为一体。
而且，所述翼翅160以旋转轴162为中心径向延长，并且向圆周方向等间距具备由玻璃纤维(FRP)形成的轻量的多个弯曲的旋转盘168。
所述旋转盘168优选在所述旋转轴162上四个以90°的间隔形成，在每个旋转盘168形成有第一弯曲部172a，其与旋转轴162相邻，向一个方向弯曲成相同的半圆形；第二弯曲部172b，其从所述第一弯曲部172a的末端向反方向弯曲，整体上分别形成“S”型截面结构。
由于这种“S”型截面结构，碰撞在所述第一弯曲部172a的风将每个旋转盘168向一方向推，使其与旋转轴162一起在第一及第二轴承164a，164b之间旋转，并连续地旋转连接于其下端的发电模块170的内部旋转器(rotor)。
所述旋转盘168即使在风速小时，也可以通过轻量的弯曲结构容易旋转，因此可通过发电模块170生产电力。
而且，根据本发明的复合型发电装置100具备控制部180，所述控制部180分别连接在所述太阳光发电部130和风力发电部150取电，并电连接在蓄电部190提供发电电力。
所述控制部180将每个太阳光发电部130和风力发电部150连接在蓄电部190，内置的两级端子(未图示)内置了阻挡电源逆流的阻塞二极管(blocking diode)，切断电力向太阳光发电部130和风力发电部150逆流。
而且，这种控制部180是将来自每个太阳光发电部130和风力发电部150的阴极端子(未图示)连接在一个共同端子上的。
因此，本发明利用所述一个控制部180，同时从太阳光发电部130和风力发电部150获得电源，同时将其储存在蓄电部190。储存在所述蓄电部190的电力，今后供应给消费者所需的地方，并被消费。
未说明符号C是电源线。
如所述构成的根据本发明的复合型发电装置100，如图6所示，不管白天、夜间、天气情况，可稳定地生产电力。
即，太阳光发电部130主要在太阳光丰富的白天发电，通过控制部180将电力储存在蓄电部190，而且风力发电部150在有风的情况下，与太阳光发电部130无关，单独发电。
风力发电部150在没有风时无法发电，平均天气为晴天时，由太阳光发电部130发电，阴天及雨天通常刮风，因此主要由风力发电部150生产电力。尤其，风力发电部150不管白天、夜间，只要有风随时都可以发电。
这时，在太阳光发电部130的太阳能电池模块132中内置的多个太阳能电池单元112b通过太阳光发电，并且通过控制部180将电力储存在蓄电部190。
而且，风力发电部150的翼翅160与旋转轴162一起被风旋转，并使连接在所述旋转轴162下端的发电模块170的内部旋转器(rotor)。
如上述，所述发电模块170，通常在内部具备固定片(stator)(未图示)，并且旋转器(rotor)在其内部旋转，通过所述旋转器的旋转使发电模块170产生电力，并通过控制部180将电力储存在蓄电部190。
如上述，在利用太阳光发电部130和风力发电部150生产电力的过程中，所述框架110上或太阳能电池模块132上形成的多个尖针(needle)124有效防止鸟类坐在所述框架110上，同时可防止鸟类分泌物污染太阳光发电部130的太阳能电池模块132的表面。并且使太阳能电池模块132的表面总是保持不被污染的清洁状态，更能提高通过太阳光的发电效率。
如上述，本发明在天气晴的白天主要利用太阳光在太阳光发电部130生产电力，而且在刮风时，主要利用风力发电部150生产电力，在无法利用太阳光的雨天或阴天、夜间，也可主要利用风的风力发电部150发电。
如上述，本发明不管白天、夜间或晴天、阴天，总是能通过自然清洁能源的所谓太阳光和风力生产电力，因此可获得优秀的替代能源效果。
本发明在上面参照附图对特定实施例进行了详细说明，但是本发明并不限定于所述特定结构。只要是属于本领域的技术人员可以在所述实用新型的权利要求的范围内所记载的本发明的技术思想及权利范围的情况下，对本发明进行各种修改或变更。例如，图示说明了所述框架110具备圆形环112，并在其上安装太阳能电池模块132的情况，但是也可以用各种形态的多角结构，如四角、六角或八角环的结构变形。但是应理解为这种单纯的修改或变形结构都应属于本发明的权利范围内，这是显而易见的。

Claims (6)

1.一种通过清洁能源的所谓太阳光及风力发电的复合型发电装置，其特征在于，包括：
框架，其由以预定高度配置的金属制结构物构成；
太阳光发电部，其固定于所述框架的上部，具备多个内置太阳能电池单元的太阳能电池模块，并通过太阳光进行发电；
风力发电部，其在所述太阳光发电部的下部固定于框架，并具备翼翅，所述翼翅利用通过所述太阳光发电部的下部通风空间的风力进行旋转，所述翼翅的下端连接在发电模块，通过所述翼翅的旋转进行发电；
控制部，其分别连接在所述太阳光发电部和风力发电部取电，并电连接在蓄电部提供发电电力。
2.根据权利要求1所述的复合型发电装置，其特征在于：
所述框架在上部形成圆形环，在所述圆形环的下部向下延伸多个垂直杆，在所述垂直杆的下端形成中空形防水壳，在所述圆形环的内侧设置太阳光发电部的太阳能电池模块，在所述垂直杆的内侧可旋转地配置风力发电部的翼翅，在所述防水壳的内侧安装有发电模块、控制部以及蓄电部。
3.根据权利要求1或2所述的复合型发电装置，其特征在于：
所述框架，在圆形环的上部向圆周方向以预定间隔垂直地固定有多个尖针，以防鸟类坐在所述框架上，同时防止鸟类分泌物污染太阳光发电部的太阳能电池模块表面。
4.根据权利要求3所述的复合型发电装置，其特征在于：
所述框架的圆形环倾斜成预定角度，并以倾斜的状态安装太阳光发电部的太阳光电池模块，在所述太阳电池模块之间以预定间隔配置并固定有所述多个尖针。
5.根据权利要求1所述的复合型发电装置，其特征在于：
所述风力发电部，其翼翅的旋转轴上端通过第一轴承可旋转地安装在所述框架的垂直杆的上部，所述旋转轴下部通过第二轴承可旋转地安装在框架的壳体中央，其下端连接于发电模块的内部旋转器的同时，所述翼翅以旋转轴为中心径向延长，向圆周方向等间距安装有多个弯曲的旋转盘，所述旋转盘由玻璃纤维形成且重量轻，并通过所述太阳光发电部的太阳能电池模块下部的风进行旋转。
6.根据权利要求5所述的复合型发电装置，其特征在于：所述翼翅是四个旋转盘在旋转轴上以90度的间隔形成而成的，所述每个旋转盘形成有第一弯曲部，其与旋转轴相邻，并向一个方向弯曲为相同的半圆形；第二弯曲部，其从所述第一弯曲部的末端向反方向弯曲，由此分别形成“S”型截面。
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C10 Entry into substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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