CN104135220A - 一种小型分布式风力和光伏发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型分布式风力和光伏发电系统，按照斐波那契数列排序方式每旋转137.5°摆放的太阳能电池板，安装在太阳能电池板上方利用画图软件的贝塞尔函数功能设计的扇叶，安装在扇叶外侧的采用喇叭口的聚风环。本发明提高了发电效率，采用树状设计预留了扩展的空间，采用类似扩音器喇叭口的聚风镜，使风速的成倍增加使发电机发电量大幅提升，通过利用画图软件的贝塞尔函数功能设计的扇叶，在同样风速情况下进一步增加了桨叶的压力差从而提高转速，降低启动风速，进一步提升了发电量。本发明提高了风力发电效率，同时可以将风能和太阳能相结合进行发电，增加居民分布式电源发电性价比，进一步缩短了回收周期，对分布式电源推广具有一定的示范意义。

Description

一种小型分布式风力和光伏发电系统

技术领域

本发明属于分布式发电技术领域，尤其涉及一种小型分布式风力和光伏发电系统。

背景技术

目前国家电网公司推行绿色能源，分布式电源可并入电网。目前天津公司已经受理了首例居民自发电并网申请业务，居民可以在自家屋顶装置的光伏太阳能电池板和风力发电设备，除自家使用外，余下的电可向相关部门申请并网。因为气候天气等自然条件的等原因，目前小型风力和光伏发电设备年发电量有限，存在着性价比不高，成本难以回收等问题。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种小型分布式风力和光伏发电系统，旨在解决小型风力发电设备有性价比不高和平方式太阳能光板占用较大空间的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种小型分布式风力和光伏发电系统，该小型分布式风力和光伏发电系统包括：按照斐波那契数列排序方式每旋转137.5°摆放的太阳能电池板，安装在太阳能电池板上方利用画图软件的贝塞尔函数功能设计的扇叶，安装在扇叶外侧的采用喇叭口的聚风环。

进一步，该小型分布式风力和光伏发电系统还包括：杆塔和连接线。

进一步，杆塔的顶端安装聚风镜、扇叶。

进一步，连接线采用插拔式。

进一步，杆塔采用PVC材质。

进一步，太阳能电池板每旋转137.5°摆放在杆塔上。

本发明提供的小型分布式风力和光伏发电系统，随着地球公转和自转阳光入射角度会随着时间变化，采用树形太阳能电池板摆放方式比平放式太阳能获得更多日照时间，从而能将更多阳光转换为电能；在夏季日照条件较好情况下，发电效率提高20％，而且在太阳高度较小的冬季，发电效率提高50％；树状设计可以根据实际需要非常方便适当调整角度，而不需像平放式摆放太阳能电池板整体摆放需要整体钢架设计，更加方便灵活；跟同样的整体平放太阳能电池板比较，树状设计对风阻应该更低一些，降低被强风吹落危险。

本发明采用树状设计预留了扩展的空间，采用类似扩音器喇叭口的聚风镜，达到了发电机发电量以风速的立方增加，通过利用画图软件的贝塞尔函数功能设计的扇叶，在同样风速情况下进一步增加了桨叶的压力差从而提高转速，进一步提升了发电量。本发明提高了风力发电效率，同时可以将风能和太阳能相结合进行发电，增加居民分布式电源发电性价比，进一步缩短了回收周期，对分布式电源推广具有一定的示范意义。

附图说明

图1是本发明实施例提供的小型分布式风力和光伏发电系统结构示意图；

图中：1、杆塔；2、聚风镜；3、扇叶；4、太阳能电池板；5、连接线；

图2是本发明实施例提供的设备电路接线示意图；

图3是本发明实施例提供的扇叶的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的扇叶的侧视图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

如图1所示，本发明实施例的小型分布式风力和光伏发电系统主要由：杆塔1、聚风镜2、扇叶3、太阳能电池板4、连接线5；

杆塔1的顶端设置聚风镜2，扇叶3安装在聚风镜2的内部，并与安装在杆塔1上方的电机连接，太阳能电池板4安装在杆塔1上，扇叶3后方的电机通过连接线5与太阳能电池板连接在一起。

在本发明的实施例中，杆塔1采用PVC材料制成；按照斐波那契数列排序方式每旋转137.5°摆放太阳能电池板；连接线5采用插拔式；采用喇叭口的聚风环2，通过利用画图软件的贝塞尔函数功能设计的扇叶3，扇叶3的结构如图3和图4；

如图2所示，为设备电路接线示意图：风力发电机输出交流电经过整流器后变成直流电直接接入并网专用逆变器输入端口1，光伏发电输出是直流电直接接入并网专用逆变器输入端口2。并网专用逆变器有2个输入端口，两路直流电输入以后，直接输出50Hz，220V合格市电并入电网。此外为了防止雷电的感应雷击，在整流器输入、输出端和光伏的输入端接直流避雷器，在整流器输入端和逆变器输出端接交流避雷器，防止感应雷击损坏设备。

本发明的工作原理：

本发明设计成树状杆塔顶部为带尾舵和聚风镜的风力发电设备，在杆塔上选择斐波那契数列巧妙排列太阳能发光板，即达到节省空间，又解决普通摆放太阳能光板造成的底部空气不流通夏天温度太高降低效率的问题。风力发电的线路和太阳能光板的线路一同从一根杆塔内部下到底部，有利于集中布线还解决了分布式电源布线裸露在外容易老化，在套管内可延长使用寿命，此外跟分散式布局相比还可以缩短布线长度降低成本。

斐波那契数列为:1，1，2，3，5，8，13，21，34，55，89，144，233，377，610……，次数列特点一个是后项等于前两项之和，二是每后一项数比前一项计算结果会逐渐逼近与无理数ф≈1.618033。

在圆形中也存在黄金比例分割；角度计算：把360°分割为角度A和角度B满足比例式为黄金分割；求的A大约是137.5°B大约是222.5°；

采用PVC材质做杆塔，按照菲薄那些数列排序方式每旋转137.5°摆放太阳能电池板，利用效率最高，此外用排列方式也有利于重心分配；抵消一面偏重的情况；在同一个杆塔上摆放太阳能电池板材，解决了太阳能电池板占地太大的问题；可以采用模块化设计，借鉴电脑主板上的防呆设计，连接线为插拔式；采用喇叭口的聚风环，扇叶设计采用贝塞尔曲线，提高效率，降低噪音。

本发明的树形太阳能电池板摆放方式比平放式太阳能获得更多日照时间，从而能将更多阳光转换为电能。在夏季日照条件较好情况下，前者发电效率比后者高出20％，而且在太阳高度较小的冬季，前者比后者效率高出50％；

因为在高纬度地区和低纬度地区，以及夏天、冬天太阳角度不同，树状设计还可以根据实际需要非常方便适当调整角度，而不需像平放式摆放太阳能电池板整体摆放需要整体钢架设计，更加方便灵活；跟同样的整体平放太阳能光板比较，树状设计对风阻应该更低一些，降低被强风吹落危险；采用树状设计还可以为今后改进提高的方向的做一些预留。而不必从零开始彻底重新安装；采用类似扩音器喇叭口聚风镜，因为入口比出口小，另外在出口侧低气压，空气会被自然吸入，在聚风镜边缘出口可产生强涡流，从而提高风速增加发电机发电量，而且通过利用画图软件的贝塞尔函数功能设计的扇叶，利用空气具流速越快压力越低的性质(伯努利定理)因此，在桨叶的不同位置，会产生空气的压力差。这个压差将桨叶从压力高的一侧推向压力低的一侧的力。桨叶旋转越快，这个力也就越大。因此在常见小型风力发电设备的基础下优化桨叶设计，在同样风速情况下进一步增加桨叶的压力差从而提高转速，只要风速略有增加，进一步提升发电量。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种小型分布式风力和光伏发电系统，其特征在于，该小型分布式风力和光伏发电系统包括：按照斐波那契数列排序方式每旋转137.5°摆放的太阳能电池板，安装在太阳能电池板上方利用画图软件的贝塞尔函数功能设计的扇叶，安装在扇叶外侧的采用喇叭口的聚风装置。

2.如权利要求1所述的小型分布式风力和光伏发电系统，其特征在于，该小型分布式风力和光伏发电系统还包括：杆塔和连接线。

3.如权利要求1或2所述的小型分布式风力和光伏发电系统，其特征在于，杆塔的顶端安装聚风镜、扇叶。

4.如权利要求2所述的小型分布式风力和光伏发电系统，其特征在于，该小型分布式风力和光伏发电系统采用树状设计。

5.如权利要求2所述的小型分布式风力和光伏发电系统，其特征在于，杆塔采用PVC材质。

6.如权利要求1或2所述的小型分布式风力和光伏发电系统，其特征在于，太阳能电池板每旋转137.5°摆放在杆塔上。

7.如权利要求1或2所述的小型分布式风力和光伏发电系统，其特征在于，连接线将扇叶后边的电机、太阳能电池板连接在一起。