CN102562465A - 一种新型风光一体化发电系统 - Google Patents

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Abstract

一种新型风光一体化发电系统，具体涉及一种新型的太阳能的风机叶片结构设计以及风光一体化融和技术，风光互补发电系统包括风光互补发电机、风光互补控制器、蓄能电池以及支杆组成，太阳能的风机叶片包括太阳能电池片以及基板材料。所述太阳能电池片为柔性太阳能电池片，可同风力发电叶片的基材封装在一起，被制作成各类风力发电叶片，和风力发电设备融为一体，无需单独提供太阳能支架。相对于传统的风光互补型发电装置，这种发电系统结构简单，外形美观小巧，安装便捷。可广泛用于各种交通工具，工厂，农村，城市住宅小区，高层建筑等领域。

Description

一种新型风光一体化发电系统
技术领域
本发明型专利涉及一种新型风光一体化发电系统，具体涉及一种太阳能风机叶片的设计和封装技术。 
背景技术
能源是社会发展和任内生存的物质基础，在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，带来了严重的环境污染和生态系统破坏。近年来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，更认识到常规能源利用过程中对环境和生态系统的破坏，各国纷纷开始根据国情，治理和缓解已经恶化的环境，并把可再生、无污染的新能源的开发利用作为可持续发展的重要内容。 
风光一体化发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，近年来，风光互补供电系统和风光互补太阳能路灯已广泛应用于人们的生活领域中，本发明介绍一种新型的风光一体化发电系统，利用柔性电池片的可弯曲性能，将柔性太阳能电池片粘贴在风力发电机的叶片表面或直接制作成叶片，和风力发电设备融为一体，无需单独提供太阳能支架。相对于传统的风光互补型发电装置，这种发电系统结构简单，外形美观，安装便捷。 
发明内容
本发明型专利提供了一种新型风光一体化发电系统，利用太阳电池片和风机叶片基材封装成太阳能风机叶片，利用风力发电系统和光伏系统互补发电，通过风光互补控制器为用电设备提供电能，并将多余的电能储存于蓄能电池。 
本新型风光互补发电系统包括以下部分组成： 
风力发电机，用于将风能转换为电能； 
光伏太阳能电池片，包括非晶硅在内的无机柔性太阳能，有机柔性太阳能以及其他种类的柔性太阳能，以便可弯曲附着在风机叶片上，同时将太阳能转换为电能； 
蓄能电池，用于存储太阳能电池片产生的电能； 
风电互补控制器，控制光伏电池和风力发电机对蓄能电池的充电，以及蓄能电池对负载的放电，起到保护蓄能电池的作用； 
逆变器，将蓄能电池内的直流电转换为交流电并入电网或提供交流电器使用； 
直流稳压模块，将蓄能电池输出电压转换为直流电器的工作电压； 
支杆部分，用于安装和固定系统。 
优选的，太阳能电池片为易弯曲的柔性太阳能电池片，可方便的附着在风机的叶片上，通过粘合剂同叶片基材被制作成太阳能风机叶片； 
优选的，由于叶片表面的对光角度不同，造成同一电池片上不同单元模块发电功率不一，为了提高太阳能的发电效率，对风机叶片不同对光角度的区域进行分割，并通过隔离二极管串联在每个电池片的 正极，并联这些模块通过风光互补控制器为蓄能电池蓄能。 
优选的，所述太阳能电池片应封装在光照强度相对较强的一面。优选的，所述风力发电系统和光伏系统通过风光互补控制器连接蓄能电池，将风能和太阳能转换为电能储存在蓄能电池内。 
优选的，所述风光互补控制器将风力发点输出的交流电和太阳能电池片输出的直流电能转换为蓄能电池可吸收的电能，并监控蓄电电池的充电和放电，保护蓄能电池。 
优选的，蓄能电池内的电能应经过逆变器转换为交流220V并入电网或通过稳压部件为直流电器供电。 
风力资源的不均匀性给蓄能带来很大的难度，太阳能相对风能来说比较有均匀性，因此在系统中引入太阳能发电极大了减轻了蓄能的难度，降低了蓄能电池在系统中的成本。 
本发明提供一种新型的太阳能风力发电机设计方案，在不影响风力发电的同时，将太阳能发电融合其中，发电功率更高，结构简单，外形美观。具体实施方案见附图3。 
附图说明
图1是本发明型专利的功能示意图， 
图2是本发明型专利的一种应用举例， 
图3是本发明型专利的电路结构示意图。 
具体实施方式
考虑垂直型的风风力发电系统发电叶片较宽阔，受光面积大，因此这种新型的风电一体化系统应用在垂直型风力发电系统中较合适， 图2是一种垂直型的风光互补发电系统，柔性太阳能电池片被制作成如图形状，以更好的吸收风能，柔性太阳能电池片可以吸收偏离电池片垂直方向70°的太阳光线，因此柔性太阳能电池片的受光面安装时应保持朝上，以便于同时更好的吸收太阳能。 
由于太阳能电池片为发电机的风叶，需要随线圈保持运转，而蓄能电池为固定不动的，因此太阳能电池片的正负极需要通过两片电刷来想蓄能电池传输电流。 
当在有风的阴天或夜晚，只有风力发电机工作，系统的电能完全由风力发电机提供和蓄能电池提供；在无风的晴天，系统的电能由太阳能电池片提供；当发电设备和太阳能电池片同时工作时，通过风光互补控制器，太阳能电池片和风机共同向蓄能电池蓄能。 
图2风机的装机功率为300W，风机直径为1m，高度为1.2m，太阳能电池片的有效覆盖面积约为1.2m2，整个系统有多个电池片单元模块并联而成，由于背光的电池片工作性能弱，当背光电池片电压低于系统充电电压时，此块单片相当于一个负载，为了避免这种情况，每个电池片的正极串联二极管隔离，如图3所示： 
由于太阳能电池片为环形，因此能被太阳关照射的部分始终为总面积的一半左右，本案中选用模块转换效率为7％的CIGS薄膜电池片，则太阳能电池片的有效功率为42W。若当地的太阳光照日均时间为5小时，风力日均量为1.5小时，则风力年发电量为164.25KW·h，太阳能发电量为 
    装机功率   日均工作时间   年发电量
  风力发电   300W   1.5h   164.25W·h
  太阳能发电   42W   5h   76.65W·h
76.65KW·h，相对于单纯的风力发电风机，这种新型的光电一体化发电系统年发电量增加了47％左右，年发电量约为240.9KW·h，同时由于采用了风光互补发电，也很大程度的减轻了蓄能电池的负荷，降低了蓄能电池在系统成本中的投入。 
同时由于这种发电系统结构简单，外形美观小巧，安装便捷。可广泛用于各种交通工具，工厂，农村，城市住宅小区，高层建筑等领域。 
以上为本发明的一种实施案例，本发明的太阳能电池片包括但不局限于CIGS电池片。 

Claims (8)

1.一种新型风光一体化发电系统，包括太阳能的风机叶片(1)、风力发电机(2)、风光互补控制器(3)、蓄能电池(4)、逆变器(5)以及支杆部分组成，风力发电机(2)和太阳能的风机叶片(1)输出的电能通过风光互补控制器(3)为蓄能电池(4)充电。
2.一种太阳能的风机叶片，主体结构包括风板和柔性太阳能电池片。太阳能电池片和风板被封装为一体。
3.一种新型风光一体化发电系统，其特征在于：利用柔性电池片制作成风力发电机的叶片，将风力发电和光伏发电融和一体。
4.根据权利要求1所述的一种新型风光互补发电系统，其特征在于：风力发电机(2)和光伏电池(1)可单独或同时为蓄能电池蓄能。
5.根据权利要求1所述的一种新型风光互补发电系统，其特征在于：风电互补控制器(3)将风力发电机(2)和光伏电池(1)的输出电能转换为蓄能电池(4)可吸收的电能并控制其对蓄能电池的充电和放电，保护蓄能电池。
6.根据权利要求2所述的一种太阳能的风机叶片，其特征在于：太阳能风机叶片不仅可以吸收风能，同时可通过封装在叶片的太阳能电池片装换太阳能并利用。
7.根据权利要求2所述的一种太阳能的风机叶片，其特征在于：由于叶片表面的对光角度不同，造成同一电池片上不同单元模块发电功率不一，为了提高太阳能的发电效率，对风机叶片不同对光角度的区域进行分割，并通过隔离二极管串联在每个电池片的正极，并联这些模块通过风光互补控制器为蓄能电池蓄能。
8.根据权利要求2所述的一种太阳能的风机叶片，其特征在于：在设计和制作中，太阳能电池片应封装在光照强度相对较强的一面。
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