CN106438200A - 一种太阳能和风能综合发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：其包括控制器、逆变器、风力发电机组以及光伏发电装置，所述控制器与所述逆变器分别与所述风力发电机组以及光伏发电装置电连接，所述风力发电机组包括支架、蓄电池、设置在所述支架上部的风机以及设置在所述风机底部的增速器，所述风机包括外部框架、设置在所述外部框架内部的主轴以及设置在所述主轴上的多个叶片；所述光伏发电装置包括支架、设置在所述支架上的光伏板、与所述支架连接并能够旋转的转轴、驱动所述转轴旋转的电机以及设置在所述转轴上的第一发电板以及第二发电板。本发明能够根据当前风力及日照状况，进行自适应地发电。并可以根据用电量及当地的日照情况对阈值进行调整。

Description

一种太阳能和风能综合发电系统
技术领域
本发明属于太阳能风能发电领域，特别涉及一种太阳能和风能综合发电系统。
背景技术
随着世界各国对能源需求的急剧膨胀、生态环境的日益恶化以及人类可持续发展的要求，世界各国都在积极开发利用可再生的新能源。
当前，风力发电是可再生能源开发利用中技术最成熟、最具开发规模和最具商业化发展前景的发电形式。由于其在减轻环境污染、调整能源结构、促进可持续发展等方面的突出作用，风力发电是本世纪重要的绿色能源，是煤炭等常规能源发电的重要替代能源之一。而太阳能资源丰富、分布广、无污染、可再生，使得太阳能光伏发电成为新能源开发中的主流。
风力发电和光伏发电因各自的特点，实现互补。风力发电夜间好，光伏发电白天好，风光互补发电，可实现新能源全天候发电。通过建立风光储能电站，提高风电消纳能力和光伏间歇性问题，并起到对电网削峰填谷的作用。
随着风电和光伏发电规模的不断扩大，并网后，势必会给电网带来不良的影响。风速和光照的突然改变会造成电压的波动与闪变或频率的改变，从而影响了电能质量；风光出力的不确定性导致了潮流的不确定性，潮流改变可能造成支路潮流越限、节点电压的越限等，从而影响供电可靠性。与此同时，还要增加相应容量的旋转备用来保证系统的调峰、调频能力。另一方面，如果当方面的光伏板或风机一直工作，势必影响其使用寿命，增加运行成本。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷本发明提供一种太阳能和风能综合发电系统，该系统通过引入储能模块，将风能和太阳能转储在储能系统中，根据需求，连续或间歇地为电网供电，同时该系统还可以根据电网波动情况，根据当前风力及日照状况，进行自适应地发电，在并网运行时，降低对电网的冲击。并且根据当地日照情况，适应性调整风机是否工作，延长风机以及光伏板的使用寿命。
本发明是这样实现的：
具体地，本发明提供一种太阳能和风能综合发电系统，其包括控制器、逆变器、风力发电机组以及光伏发电装置，所述控制器与所述逆变器分别与所述风力发电机组以及光伏发电装置电连接，
所述风力发电机组包括支架、蓄电池、设置在所述支架上部的风机以及设置在所述风机底部的增速器，所述风机包括外部框架、设置在所述外部框架内部的主轴以及设置在所述主轴上的多个叶片；
所述光伏发电装置包括支架、设置在所述支架上的光伏板、与所述支架连接并能够旋转的转轴、驱动所述转轴旋转的电机以及设置在所述转轴上的第一发电板以及第二发电板；
所述控制器用于控制所述风力发电机组以及所述光伏发电装置的工作状态，所述风机的顶部设置有用于测量风速的风力测速仪，所述第一发电板上设置有第一光照传感器，所述第二发电板上设置有第二光照阈值，所述控制器内部设置有风速阈值、第一时间阈值、第二时间阈值以及第三时间阈值、第一光照阈值以及第二光照阈值；
当时间处于第一时间阈值时，所述控制器借助于所述电机控制所述转轴转动使所述第一发电板处于向东倾斜一定角度，此时如果所述第一光照传感器检测到的实时光照大于第一光照阈值，所述控制器控制所述风机停止旋转，如果所述第一光照传感器检测到的实时光照小于第一光照阈值，所述控制器控制所述风机旋转；
当时间处于第二时间阈值时，所述控制器借助于所述电机控制所述转轴转动使所述第二发电板处于向西倾斜一定角度，此时如果所述第二光照传感器检测到的实时光照大于第二光照阈值，所述控制器控制所述风机停止旋转，如果所述第二光照传感器检测到的实时光照小于第二光照阈值，所述控制器控制所述风机旋转；
当时间处于第三时间阈值时，所述控制器控制所述风机旋转，如果此时所述风力测速仪检测到的风速小于风速阈值，所述控制器控制所述增速器工作，以提升所述风机的风速。
优选地，所述风机还设置有导流板。
优选地，所述叶片以一定角度倾斜设置在所述主轴上，所述倾斜角度为10-15度。
优选地，所述叶片的倾斜角度为11度。
优选地，所述第一时间阈值为8-12时，所述第二时间阈值为13-17时，所述第三时间阈值为18-7时。
优选地，所述蓄电池的输出端连接所述电机的输入端，用于为所述电机提供电源。
优选地，所述蓄电池以及光伏板的输出端连接有储能装置，所述储能装置设置有电压测量装置，所述电压测量装置用于测量所述储能装置的电压。
优选地，所述控制器内部设置有电压阈值，当所述储能装置的电压低于所述电压阈值时，控制器控制所述风机、第一发电板以及第二发电板同时工作。
优选地，所述叶片包括第一叶片以及第二叶片，所述第一叶片与所述第二叶片之间呈一定夹角。
优选地，所述夹角为10-15度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
①本发明将风能和太阳能转化为电能一并存储在储能模块中，根据电网需求，由储能模块经由逆变模块向电网供电，避免风能和太阳能的不稳定性对电网至直接冲击。
②本发明能够根据当前风力及日照状况，进行自适应地发电。在控制器内部设置有多个阈值，满足不同的工作需求，并可以根据用电量及当地的日照情况对阈值进行调整。
附图说明
图1是本发明的结构示意框图；
图2是本发明的风力发电机组的主视结构示意图；
图3为本发明的光伏发电装置的结构示意图；
图4为本发明的风力发电机组的俯视结构示意图；
图5为本发明的叶片的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
具体地，本发明提供一种太阳能和风能综合发电系统，如图1所示，其包括控制器1、逆变器2、风力发电机组3以及光伏发电装置4，控制器1与逆变器2分别与风力发电机组3以及光伏发电装置4电连接。控制器1用于控制风力发电机组3以及光伏发电装置4的工作状态，能够将风能和太阳能转化为电能一并存储在储能模块中，根据电网需求，由储能模块经由逆变模块向电网供电，避免风能和太阳能的不稳定性对电网至直接冲击。
如图2以及图4所示，风力发电机组3包括支架31、蓄电池32、设置在支架31上部的风机33以及设置在风机33底部的增速器34，风机33包括外部框架35、设置在外部框架35内部的主轴36以及设置在主轴36上的多个叶片37。
优选地，风机33还设置有导流板。
优选地，所述叶片以一定角度倾斜设置在所述主轴上，所述倾斜角度为10-15度。
优选地，所述叶片的倾斜角度为11度。
如图5所示，叶片37包括第一叶片371以及第二叶片372，第一叶片371与第二叶片372之间呈一定夹角。优选地，所述夹角为10-15度。更优选地，所述夹角为12度，在此角度下，叶片经导流板的导流更好，能够获得更多的风力进行发电。
如图3所示，光伏发电装置4包括支架41、设置在支架41上的光伏板42、与支架41连接并能够旋转的转轴43、驱动转轴43旋转的电机44以及设置在转轴43上的第一发电板45以及第二发电板46。
风机的顶部设置有用于测量风速的风力测速仪，第一发电板45上设置有第一光照传感器，第二发电板46上设置有第二光照阈值，所述控制器内部设置有风速阈值、第一时间阈值、第二时间阈值以及第三时间阈值、第一光照阈值以及第二光照阈值。
优选地，所述第一时间阈值为8-12时，所述第二时间阈值为13-17时，所述第三时间阈值为18-7时。第一光照阈值和第二光照阈值可以根据当地的光照强度进行设置。
此时间阈值可以根据当地的日照时间及季节变化等因素进行调整，以达到更好的发电的目的。
当时间处于第一时间阈值时，即太阳在东方向时，控制器1借助于所述电机控制转轴43转动使第一发电板45处于向东倾斜一定角度，一般为向东倾斜45度角，此时光照最为强烈，并且根据需要，也可以设置第一发电板随时间推移，进一步旋转，以获得最大光照强度。此时如果第一光照传感器检测到的实时光照大于第一光照阈值，控制器1控制所述风机33停止旋转，如果所述第一光照传感器检测到的实时光照小于第一光照阈值，所述控制器控制所述风机33旋转，以达到最大限度发电的目的。
当时间处于第二时间阈值时，即太阳处于西方向时，控制器1借助于所述电机控制转轴43转动使第二发电板46处于向西倾斜一定角度，一般为向西倾斜45度角，此时光照最为强烈，并且根据需要，也可以设置第二发电板随时间推移，进一步旋转，以获得最大光照强度。此时如果所述第二光照传感器检测到的实时光照大于第二光照阈值，控制器1控制所述风机33停止旋转，如果所述第二光照传感器检测到的实时光照小于第二光照阈值，所述控制器控制所述风机33旋转；以达到最大限度发电的目的。
当时间处于第三时间阈值时，即太阳光照较弱或基本无光照时，控制器1控制所述风机33旋转，如果此时所述风力测速仪检测到的风速小于风速阈值，控制器1控制所述增速器工作，以提升所述风机33的风速。达到发电目的。
优选地，蓄电池的输出端连接所述电机的输入端，用于为电机提供电源。
优选地，蓄电池以及光伏板的输出端连接有储能装置6，储能装置6设置有电压测量装置61，电压测量装置61用于测量所述储能装置的电压。
优选地，控制器1内部设置有电压阈值，当储能装置6的电压低于电压阈值时，控制器1控制风机、第一发电板以及第二发电板同时工作，满足发电需求。
本发明还提供一种太阳能风能发电方法，其包括以下步骤：
S1、根据当地日照时间及季节，计算第一时间阈值、第二时间阈值、第一温度阈值以及第二温度阈值；
S2、根据风机发电量计算风速阈值；
S3、在控制器内部设置风速阈值、第一时间阈值、第二时间阈值、第一温度阈值以及第二温度阈值，根据阈值的运行条件，对风力发电机组以及光伏发电装置进行控制。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
①本发明将风能和太阳能转化为电能一并存储在储能模块中，根据电网需求，由储能模块经由逆变模块向电网供电，避免风能和太阳能的不稳定性对电网至直接冲击。
②本发明能够根据当前风力及日照状况，进行自适应地发电。在控制器内部设置有多个阈值，满足不同的工作需求，并可以根据用电量及当地的日照情况对阈值进行调整。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：其包括控制器、逆变器、风力发电机组以及光伏发电装置，所述控制器与所述逆变器分别与所述风力发电机组以及光伏发电装置电连接，
所述风力发电机组包括支架、蓄电池、设置在所述支架上部的风机以及设置在所述风机底部的增速器，所述风机包括外部框架、设置在所述外部框架内部的主轴以及设置在所述主轴上的多个叶片；
所述光伏发电装置包括支架、设置在所述支架上的光伏板、与所述支架连接并能够旋转的转轴、驱动所述转轴旋转的电机以及设置在所述转轴上的第一发电板以及第二发电板；
所述控制器用于控制所述风力发电机组以及所述光伏发电装置的工作状态，所述风机的顶部设置有用于测量风速的风力测速仪，所述第一发电板上设置有第一光照传感器，所述第二发电板上设置有第二光照阈值，所述控制器内部设置有风速阈值、第一时间阈值、第二时间阈值以及第三时间阈值、第一光照阈值以及第二光照阈值；
当时间处于第一时间阈值时，所述控制器借助于所述电机控制所述转轴转动使所述第一发电板处于向东倾斜一定角度，此时如果所述第一光照传感器检测到的实时光照大于第一光照阈值，所述控制器控制所述风机停止旋转，如果所述第一光照传感器检测到的实时光照小于第一光照阈值，所述控制器控制所述风机旋转；
当时间处于第二时间阈值时，所述控制器借助于所述电机控制所述转轴转动使所述第二发电板处于向西倾斜一定角度，此时如果所述第二光照传感器检测到的实时光照大于第二光照阈值，所述控制器控制所述风机停止旋转，如果所述第二光照传感器检测到的实时光照小于第二光照阈值，所述控制器控制所述风机旋转；
当时间处于第三时间阈值时，所述控制器控制所述风机旋转，如果此时所述风力测速仪检测到的风速小于风速阈值，所述控制器控制所述增速器工作，以提升所述风机的风速。
2.根据权利要求1所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述风机还设置有导流板。
3.根据权利要求2所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述叶片以一定角度倾斜设置在所述主轴上，所述倾斜角度为10-15度。
4.根据权利要求3所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述叶片的倾斜角度为11度。
5.根据权利要求1所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述第一时间阈值为8-12时，所述第二时间阈值为13-17时，所述第三时间阈值为18-7时。
6.根据权利要求1所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述蓄电池的输出端连接所述电机的输入端，用于为所述电机提供电源。
7.根据权利要求1所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述蓄电池以及光伏板的输出端连接有储能装置，所述储能装置设置有电压测量装置，所述电压测量装置用于测量所述储能装置的电压。
8.根据权利要求7所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述控制器内部设置有电压阈值，当所述储能装置的电压低于所述电压阈值时，控制器控制所述风机、第一发电板以及第二发电板同时工作。
9.根据权利要求1所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述叶片包括第一叶片以及第二叶片，所述第一叶片与所述第二叶片之间呈一定夹角。
10.根据权利要求9所述的太阳能和风能综合发电系统，其特征在于：所述夹角为10-15度。
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