CN103795138A - 一种主动风光互补发电装置 - Google Patents

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黄群武
时叶强
王一平
朱丽
韩立君
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Abstract

本发明公开了一种主动风光互补发电装置,包括塔架2、风力发电机组1、太阳能电池组件5、风光互补控制器4、蓄电池组3,还包括流道6、流体输送设备7和风电电压控制单元8;风力发电机组1设置在塔架2的顶部;太阳能电池组件5的背部设置有流道6,流道6与流体输送设备7连接;太阳能电池组件5通过电线与风光互补控制器4连接;风力发电机组1通过电线依次与风电电压控制单元8和风光互补控制器4连接;风电电压控制单元8通过电线与流体输送设备7连接;风光互补控制器4通过电线与蓄电池组3连接。本发明的太阳能电池组件温度低,发电效率高,发电量高,可靠性高。具有较好的适应性,在广大的小风地区更加具有应用价值。

Description

一种主动风光互补发电装置
技术领域
本发明涉及一种风光互补发电装置,尤其涉及一种风力发电可对太阳能电池进行冷却的风光互补发电装置。
背景技术
风能和太阳能是目前最具有大规模开发和商业化发展前景的可再生能源。不管是太阳能还是风能,其能量密度都非常低,独立的太阳能和风能供电系统都不能提供可靠的电能供应。风能和太阳能具有非常好的互补性能(在白天,日照强度高风小;晚上,无光照风大),这一特性可以使独立的太阳能和风能结合起来组成风光互补混合供电系统,提高供电系统的可靠性。
目前,风光互补发电系统都是将风力发电和太阳能电池发电产生的电能分别对蓄电池进行充电。所谓风光互补只是在宏观上、从电总量上平缓蓄电池中电量的波动,因此是一种被动的互补或者是一种简单的叠加。
对于太阳能电池发电来说,其发电能力不仅和太阳辐照度有关,而且和太阳能电池组件的温度有很大的关系。目前太阳能电池的效率为20%左右,因此只有少量太阳能转化为电能,大部分太阳能变为热能。在夏季,太阳辐照度较高,太阳能电池组件的温度也较高,有时温度可高达70℃,此时太阳能电池发电效率大大下降,太阳能电池的发电量下降;另外,高温还会加速太阳能电池老化,严重影响太阳能电池组件的寿命,甚至还会使其损坏。因此,对太阳能电池降温很有必要。
现有的风光互补发电系统,在小风速下(譬如低于2-4m/s)风力机发电功率较小、电压较低,风光互补控制器通常不对这部分电能进行升压充电,因此这部分电能不能被储存于蓄电池中,导致这一部分电能被浪费。另外,在白天有风时,风力发电的波动性一般大于太阳能发电。
发明内容
本发明的目的是针对现有风光互补系统存在的问题,提出一种利用风力发电来为太阳电池降温,可达到提升风光互补系统的总发电量的主动风光互补发电装置。
本发明的技术方案概述如下:
一种主动风光互补发电装置,包括塔架2、风力发电机组1、太阳能电池组件5、风光互补控制器4、蓄电池组3,其特征是还包括流道6、流体输送设备7和风电电压控制单元8;风力发电机组1设置在塔架2的顶部;太阳能电池组件5的背部设置有所述流道6,流道6与流体输送设备7连接;太阳能电池组件5通过电线与风光互补控制器4连接;风力发电机组1通过电线依次与风电电压控制单元8和风光互补控制器4连接;风电电压控制单元8通过电线与流体输送设备7连接;风光互补控制器4通过电线与蓄电池组3连接。
组成风力发电机组的风力发电机为垂直轴风力发电机或水平轴风力发电机。
所述流体输送设备7为风扇、鼓风机或泵。
流道6内设置有翅片。
风电电压控制单元8包括取样电路、整流电路、跟随器、比较器和电磁开关,所述取样电路输出端依次与整流电路、跟随器、比较器和电磁开关连接,所述取样电路输入端与所述电磁开关连接。
本发明将风力发电机组产生的低于充电电压的电能用来驱动流体输送设备,利用流体输送设备输送流体对太阳能电池组件进行降温,不仅充分利用了风能资源,而且还提高了太阳电池的寿命和提高发电量,从而实现风能和太阳能主动互补的目的。
本发明的太阳能电池组件温度低,发电效率高,发电量高。系统的可靠性也比传统的风光互补系统要高。本装置具有较好的适应性,在广大的小风地区更加具有应用价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为风电电压控制单元8的电路示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明,其目的是为了使本领域的技术人员能够更好地理解本发明,但不对本发明作任何限制。
一种主动风光互补发电装置,包括塔架2、风力发电机组1、太阳能电池组件5、风光互补控制器4、蓄电池组3,其特征是还包括流道6、流体输送设备7和风电电压控制单元8;风力发电机组1设置在塔架2的顶部;太阳能电池组件5的背部设置有所述流道6,流道6与流体输送设备7连接;太阳能电池组件5通过电线与风光互补控制器4连接;风力发电机组1通过电线依次与风电电压控制单元8和风光互补控制器4连接;风电电压控制单元8通过电线与流体输送设备7连接;风光互补控制器4通过电线与蓄电池组3连接。
组成风力发电机组的风力发电机为垂直轴风力发电机或水平轴风力发电机。
流体输送设备7为风扇、鼓风机或泵。
流道6内设置有翅片。
风电电压控制单元8包括取样电路、整流电路、跟随器、比较器和电磁开关,所述取样电路输出端依次与整流电路、跟随器、比较器和电磁开关连接,所述取样电路输入端与所述电磁开关连接。
实施例1
选一个功率为500W的风力发电机,额定电压为24V,启动风速为2m/s。太阳能电池组件为两块功率为140W,额定发电电压12V的电池板串联,单块太阳能电池板尺寸为:1460mm*680mm*15mm(长*宽*厚)。
太阳能电池组件背部设置有流道,风扇安装在流道入口处,太阳能电池板背部设置有翅片。
蓄电池组3为24V深循环免维护铅蓄电池,具有放电深、充放次数多的功能,由2块150AH蓄电池连接组成。
风电电压控制单元8的设定电压值为8V,风电发电电压低于8V时,风电被用来驱动风扇,风扇风量大小约为180m3/h。在夏季某天气下为例,传统风光互补系统太阳能电池板温度为68℃,而在本系统中经过降温的太阳能电池组件温度可降低至45℃,太阳能电池组件发电量可提高8%。
本发明的工作原理:
风电电压控制单元8具有电压检测、整流和比较功能以及选通功能,在比较环节中设定电压值可以根据需要调整。
风电电压控制单元8对风力发电机组1发电进行电压检测,根据电压的大小决定是将风电用来驱动流体输送设备7而对太阳能电池组件5进行降温,还是将风电送往风光互补控制器4而对蓄电池组3进行充电。选择控制过程如图2所示。
风力发电机组1发电进入风电电压控制单元8,风电电压经过取样电路、整流电路和跟随器后成为标准信号,当标准信号大于设定值Vth时,比较器发出高电平信号,电磁开关A通路闭合,风力发电机输出电压通往风光互补控制器为蓄电池组蓄电;当标准信号小于设定值Vth时,比较器发出低电平信号,电磁开关B通路闭合,风力发电机输出电压通往流体输送设备。
流体输送设备7将流体(气体或液体)输入到太阳能电池组件后的流道6内对太阳能电池组件进行冷却降温。太阳能电池组件发出的电进入风光互补控制器4,对蓄电池充电。由于太阳能电池组件在通风冷却后,其温度低于普通安装方式的太阳能电池组件的温度,因此可以获得更高的发电效率,发电量增加。

Claims (5)

1.一种主动风光互补发电装置,包括塔架2、风力发电机组1、太阳能电池组件5、风光互补控制器4、蓄电池组3,其特征是还包括流道6、流体输送设备7和风电电压控制单元8;风力发电机组1设置在塔架2的顶部;太阳能电池组件5的背部设置有所述流道6,流道6与流体输送设备7连接;太阳能电池组件5通过电线与风光互补控制器4连接;风力发电机组1通过电线依次与风电电压控制单元8和风光互补控制器4连接;风电电压控制单元8通过电线与流体输送设备7连接;风光互补控制器4通过电线与蓄电池组3连接。
2.根据权利要求1所述的一种主动风光互补发电装置,其特征在于组成风力发电机组的风力发电机为垂直轴风力发电机或水平轴风力发电机。
3.根据权利要求1所述的一种主动风光互补发电装置,其特征在于所述流体输送设备7为风扇、鼓风机或泵。
4.根据权利要求1所述的一种主动风光互补发电装置,其特征在于所述流道6内设置有翅片。
5.根据权利要求1所述的一种主动风光互补发电装置,其特征在于风电电压控制单元8包括取样电路、整流电路、跟随器、比较器和电磁开关,所述取样电路输出端依次与整流电路、跟随器、比较器和电磁开关连接,所述取样电路输入端与所述电磁开关连接。
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C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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