CN106949427A - 一种双电源供电的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的是新能源领域，具体为一种双电源供电的系统。随着城镇化的飞速发展，使用市电的负荷不断增加，城市用电特别是道路照明的能耗将大幅提高，公共照明是耗电大户，每年的用电量就占全国发电总量的15%左右。2016年我国全年照明用电量当中的燃煤耗电量达6500亿千瓦时左右，燃煤发电所耗燃煤达2.5亿吨左右。目前市面上的公共照明99%以上都是使用市电路灯照明，空气污染、雾霾天气的产生，一个很重要的因素是过多地使用了燃煤发电，要减少空气污染，减少燃煤发电的用电量是一个关键措施，如何把现有的传统市电供电系统，在其原有的基础上，把其改造成为市电和新能源双电源供电的新系统，就成为目前传统市电供电领域中所遇到的亟待解决的技术难题。

Description

一种双电源供电的系统

技术领域

本发明涉及的是新能源领域，具体为一种双电源供电的系统。

背景技术

随着城镇化的飞速发展，使用市电的负荷将不断增加，道路交通设施负荷像新能源汽车的充电桩、公共照明等，特别是城市照明用电，道路照明的能耗将大幅度的提高，高速公路、道路照明等公共照明是耗电大户，占全国发电总量的15%左右。2016年我国全年的发电量为59111亿千瓦时，则公共照明所耗电量达到8800亿千瓦时左右，其中火力发电占比为74.3%，燃煤耗电量达6500亿千瓦时左右，所耗燃煤达到2.5亿吨左右。虽然利用太阳能路灯等新能源灯可以替代一部分的传统市电路灯照明，但太阳能路灯的太阳能电池板发电效率低、阴雨天不能有效地照明等缺陷在一定程度上又限制了太阳能路灯在照明市场上的推广，而且市面上的公共照明99%以上都是使用市电路灯照明，把这些传统市电路灯全部推倒改换成太阳能路灯等新能源路灯的做法也不现实，也无法做到。空气污染、雾霾天气的产生，一个很重要的因素是过多地使用了燃煤发电，所以要减少空气污染、减少雾霾天气的产生，减少燃煤发电的用电量就成为一个关键的措施，其中如何把现有的传统市电供电系统，在其原有的基础上，把其改造成为市电和新能源双电源供电的新系统，就成为目前传统市电供电领域中所遇到的亟待解决的技术难题。

发明内容

针对上述缺陷，本发明通过提供一种双电源供电的系统，把现有的传统市电供电的系统改造成市电和新能源供电同时可以使用的双电源系统，将极大地减少市电的使用量，达到节能减排的生态效应。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种双电源供电的系统，其中包含有一组由市电供电的负荷、一组新能源供电系统、支柱、自动开关转换器、加强构件，所述的新能源供电系统的安装模式有两种，第一种是与市电负荷分别独立安装；第二种是直接嫁接安装在市电负荷上，不论采用何种安装模式，最终是要把新能源与市电两种不同的电源整合为一体，所述的新能源供电系统里，其中包含有太阳能发电、风力发电、风光互补发电的供电系统，各系统又分别包含了组成各自系统所需的组件，太阳能电池板、控制器、逆变器、蓄电池、太阳能电池板支架、风力发电机组等组件，其特征在于：采用分别独立安装或者嫁接安装的模式，把新能源的供电与市电供电整合成为一个双电源供电的系统，再通过自动开关转换器的调节控制，把传统单一由市电供电的负荷，改造成以新能源供电为主电源，市电为备用电源，交替利用新能源与市电供电的负荷，所述的自动开关转换器是一种双投式的双电源转换的开关转换器，其具有如下的特性：1）其只是进行双电源的转换，而没有线路分断和保护功能；2）其必须具备抗击很高抗击电流冲击的特性；3）其具备可频繁操作的特性；4）其具有自投自复的功能，所述的自动开关转换器分为一体化自动转换开关类和塑壳断路器类这两种类型，所述的自动开关转换器优先使用新能源供电，即新能源供电为主电源，市电为备用电源，当主电源的电压或电流高于设定阈值的电压或电流A值时，主电源自动投入，备用电源市电备用；当主电源发生故障或主电源的电压或电流低于设定阈值的电压或电流B值时，备用电源市电投入使用；当主电源的电压恢复到设定阈值的电压或电流A值时，自动停掉备用电源市电，再次切换到主电源供电，A值＞B值，所述的太阳能电池板支架，包含有活动的或者固定的两种模式，其中能使太阳能电池板的安装倾角随着时间的变化而发生改变的是活动支架模式，反之则为固定支架模式，所述的风力发电机组包括了水平轴和垂直轴风力发电机两大类型，其中垂直轴风力发电机组又包括升力型和阻力型两大类型，所述的太阳能板是指具有将太阳能转变为电能这一特性的组件，包括有光伏陶瓷瓦，光伏彩钢瓦，组件的类型包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及多元化合物太阳电池，所述的加强构件是指当新能源供电系统采用第二种安装模式时，嫁接安装在两者结合部之处的构件，目的是要增强结合部的强度，其是由两块形状为半圆形或半四边形的构件和N组对接扣件所组成，N是单数或偶数的倍数值，两块半圆形或半四边形的构件合围在结合部形成一个完整的圆形或四边形构件，之后再采用对接扣件把其扣紧，加强构件采用钢制或铝合金钢制或铸铁或加强塑料的材质制作而成。

附图说明

图1为太阳能发电系统嫁接安装在市电路灯上的左右侧视图：符号1为太阳能板，符号2为太阳能板支架，符号3为支柱，符号4为加强构件，符号5为光源，符号6为灯杆；图2为风力发电系统嫁接安装在市电路灯上的左右侧视图：符号1为风力发电机组，符号2为支柱，符号3为加强构件，符号4为光源，符号5为灯杆；图3为风光互补发电系统嫁接安装在市电路灯上的左右侧视图：符号1为风力发电机组，符号2为太阳能板，符号3为太阳能板支架，符号4为支柱，符号5为加强构件，符号6为光源，符号7为灯杆；图4为带有U型活动支架的太阳能发电系统平面俯视图：符号1为太阳能板，符号2为支柱，符号3为东面或者西面伸缩支撑杆，符号4为U型支撑架，符号5为三角形支撑架，符号6为滑动轴承或者万向轴承，符号7为U型支撑架南北两端支撑杆的杆端关节轴承支撑，符号8为轴；图5为带有U型支撑架的太阳能发电系统嫁接安装在市电路灯上的左右侧视图：符号9为伸缩装置机座；图6为太阳能电池板倾角调节示意图-上午：图7为太阳能电池板倾角调节示意图-正午；图8为太阳能电池板倾角调节示意图-下午；图9为太阳能电池板方阵主视图；图10为太阳能电池板方阵平面俯视图：符号1为太阳能板方阵，符号2为支撑柱子，符号3为东西方向伸缩支撑杆，符号4为南北方向固定支撑杆，符号5为三角形支撑架，符号6为滑动轴承或万向轴承，符号7为南北方向支撑杆的杆端关节轴承支撑，符号8为轴；图11为太阳能电池板方阵前后侧视图：符号9为伸缩装置机座；图12为太阳能电池板方阵倾角调节示意图-上午：图13为太阳能电池板方阵倾角调节示意图-正午；图14为太阳能电池板方阵倾角调节示意图-下午。

具体实施方法

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明做进一步描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

新能源供电系统采用嫁接安装的模式，这是把新能源供电系统直接嫁接安装在市电负荷上，像新能源中的太阳能发电系统、风力发电系统、风光互补发电系统，可根据现场的实际需要分别嫁接安装到现有的传统市电负荷上，就能把其改造成由新能源与市电双电源供电的负荷，以新能源发电为主电源，市电为备用电源，这样的双电源供电系统就能极大地减少了市电的使用量，达到极好的经济效益和生态效应，参阅图1~3，就是把新能源供电系统中的太阳能发电系统、风力发电系统、风光互补发电系统直接嫁接安装在传统市电路灯上的案例。上述的三个系统可以采用如下的专利技术，一种风轮叶片可调速的垂直轴风力发电机，专利号：ZL201220211943.5；一种微风启动高效垂直轴风力发电机，专利号：ZL201220152188.8；一种水平轴和垂直轴通用的风力发电机，专利号：ZL201320112454.9；一种新型发电效率高的太阳能路灯，专利号：ZL201621097604.3，以下就太阳能供电系统嫁接安装到市电路灯这一例对本发明做进一步详细的说明，其余的两个系统风力发电系统、风光互补发电系统的嫁接安装方式可以以此类推。

参考图1、4、5所示这是一种活动支架模式的太阳能发电系统，太阳能板活动支架模式与固定支架模式相比，其最大的优势在于发电量得到了极大的提高。活动的支架，其随着时间的变化调节太阳能电池板的倾角，可以使太阳能电池板始终处于一个最佳倾角的状态，最佳倾角是指在一个时间段内太阳能发电量最大时所形成的倾角，原则上是以使得太阳能电池板的倾斜面上能接受到最大的日照辐射量，使得太阳光近似直射地辐射在太阳能电池板的平面上的倾角为最佳倾角。活动支架模式通过太阳能板倾角的调节，使太阳能电池板吸收了每天日照的80%左右的辐射量，而固定支架由于太阳能板的倾角固定不变，其只能在每天上午时间段内得到太阳的辐射，只能吸收了每天日照的40%左右的辐射量，由此可见活动支架模式的太阳能发电系统，将极大地解决了太阳能路灯发电效率低、照明质量差的缺陷。

参考图4、5所示，灯杆2安装在太阳能板1的东西、南北方向中轴线交叉点的位子上，灯杆2顶端安装有一个轴承6或者一个U型支撑架4，U型支撑架4的两端支撑杆分别支撑轴8的南北两端，太阳能板1南北中轴线上南北两端焊接安装滑动轴承或者万向轴承6各一个，一根钢制或者铝合金钢的轴8穿过所有的轴承6或7，把太阳能电池板1、灯杆、U型支撑架4上的固定支撑杆连成一体，可以绕着轴8一起转动，灯杆2东面或者西面焊接安装有一个三角形支撑架5，支架上安装有一根伸缩支撑杆3，伸缩支撑杆3顶端与太阳能板1焊接固定连接，伸缩支撑杆3上带有智能控制系统的伸缩装置机座9，随着太阳从东向西的移动，路灯控制器将根据时间控制开启智能控制系统，调节东或者西方向的伸缩支撑杆3开启伸长和收缩的双方向运动，使太阳能电池板方块1绕着轴8发生转动，从而及时地改变了太阳能电池板1的倾角成为最佳倾角，不论灯杆顶端安装的是U型支撑架还是轴承，太阳能板1的倾角调节方式都是一样，如下所述。

太阳能电池板1的倾角调节根据对时间的控制来进行，调节方式是采用东面或者西面的一根伸缩支撑杆3所产生的双向运动带动太阳能电池板1绕轴8的转动来实现倾角的改变。倾角的调节方法是以伸缩杆的伸、缩运动为基准，最佳倾角一步调节到位后在上午、正午、下午的各时间段内将静止不动，直到下个时间段到来为止。对时间的控制分为三个阶段，上午第一时间段，从AM6：00至AM11:00，智能控制系统启动伸缩支撑杆3机座9上的电机，调节伸缩支撑杆收缩长度为L2，使得太阳能电池板1绕轴8转动面朝东面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆3的长度为L1，参照图6；正午第二时间段，从AM11：00至PM13:00，智能控制系统启动伸缩支撑杆3机座9上的电机，调节伸缩支撑杆3延长长度为L2，使得太阳能电池板1绕轴8转动又恢复水平状态，倾角为零，此时伸缩支撑杆3的长度为L1+L2,参照图7；下午第三时间段，从PM13：00至PM18:00，智能控制系统启动伸缩支撑杆3机座9上的电机，伸缩支撑杆3伸长长度为L3，使得太阳能电池板1绕轴8转动面朝西面成最佳倾角，此时伸缩支撑杆3的长度为L1+L2+L3,参照图8。如果伸缩支撑杆3安装在西面时，调节方式与上述正相反，PM18:00点后，太阳能板1又自动恢复到水平状态。

新能源供电系统采用分开独立安装的模式。这是把新能源发电系统与市电负荷分别独立安装，像新能源中的太阳能发电系统、风力发电系统、风光互补发电系统，可根据现场的实际需要分别安装在市电负荷的市电电源控制箱的附近，比如安放在道路交通设施中的路灯、信号灯、新能源车充电桩等负荷的市电电源控制箱附近，把新能源的供电系统与市电供电系统相结合，就可以使得市电源控制箱所控制的负荷，从单一由市电供电改造成为由新能源与市电双电源供电的负荷。本发明的新能源发电系统，可以采用如下专利技术产品。发明专利产品（ZL201210133269.8）风叶失速可控制的垂直轴风力发电机；专利产品（ZL201520770662.7）一种垂直轴风光互补智能发电系统；专利产品（ZL201620197608.1）一种新型发电效率高的风光互补发电系统等，以下就专利产品（ZL201621097603.9）一种新型发电效率高的光伏发电系统，对本发明做进一步的描述。参考图9~11，这是一种活动支架模式的太阳能发电系统。太阳能电池板方阵1，太阳能电池板方阵1的南北中轴线上至少安装有两个轴承6，轴承为滑动轴承或者万向轴承6，南北两端需要各焊接安装一个，太阳能电池方阵1由柱子2支撑，柱子2顶端安装有滑动轴承或万向轴承6，柱子的东南西北四面都对称地安装有支撑杆，东西方向安装的是伸缩支撑杆3，南北方向安装的是固定支撑杆4，固定支撑杆4顶端安装有杆端关节轴承7，一根钢制或者铝合金钢的轴8穿过南北中轴线上所有的轴承5~7，把太阳能电池板方阵1、柱子2、南北方向的固定支撑杆4连成一体，可以绕着轴8一起转动，东西方向的支撑杆3顶端与太阳能电池板方阵1焊接固定连成一体，伸缩支撑杆3上带有电机的伸缩装置机座9，随着太阳从东向西的移动，根据时间控制开启智能控制系统，调节东、西方向的伸缩支撑杆3开启伸长和收缩的反方向运动，使太阳电池能板方块1绕着轴8发生转动，从而及时地改变了太阳能电池板方阵1的倾角成为最佳倾角，具体如下所述。

时间的控制分为三个阶段，第一阶段为上午时间段，从AM6：00至AM11:00，智能控制系统启动东西方向机座9上的电机，使东面杆3收缩、西面杆3伸长，当西面杆3的伸长长度达到L2时东西方向的电机同时停止转动，在此过程，东西两方向伸缩支撑杆3之间相对应的反方向伸缩运动带动太阳能电池板方阵1绕轴8转动，面朝东面成最佳倾角，参照图12；第二阶段为正午时间段，从AM11：00至PM13:00，智能控制系统启动东西方向机座9上的电机，使东面杆3伸长、西面杆3收缩，当西面杆的收缩长度达到L2时东西方向的电机同时停止转动，在此过程，东西两方向伸缩支撑杆3之间相对应的反方向伸缩运动带动太阳能电池板方阵1绕轴8转动，东西面两杆3的长度相同，太阳能板方阵1成水平状态，倾角为零，参照图13；第三阶段为下午时间段，从PM13：00至PM17:00，智能控制系统启动东西方向机座9上的电机，使东面杆3伸长、西面杆3收缩，当西面杆的收缩长度达到L3时东西方向的电机同时停止转动，在此过程，东西两方向伸缩支撑杆3之间相对应的反方向伸缩运动带动太阳能电池板方阵1阵绕轴8转动，面朝西面成最佳倾角，参照图14。

上述记载的两种新能源供电系统的安装模式，都是把新能源所发的电将通过控制器和逆变器一体机，源源不断地把电储存在蓄电池里，自动开关转换器优先选择使用新能源供电，即蓄电池供电为主电源，当主电源的电压高于设定的阈值电压A值时，主电源自动投入，备用电源市电备用；当主电源发生故障或主电源的电压低于设定的阈值电压B值时，备用电源市电投入使用；当主电源的电压恢复到设定的阈值电压A值时，自动停掉备用电源市电，再次切换到主电源供电，A值＞B值。

本发明的一种双电源供电的系统，由于采用了创新的新能源发电技术，把新能源供电系统与现有传统市电供电系统相结合，通过自动开关转换器的控制，把传统市电负荷改造成以新能源供电为主电源，市电为备用电源，交替利用市电与新能源的负荷，这将会极大地减少现有市电的使用量，极大地节省了燃煤发电、节省了电费，减少了空气污染和雾霾的产生，有着很好的经济效益和生态效应。

Claims (6)

1.一种双电源供电的系统，其中包含有一组由市电供电的负荷、一组新能源供电系统、支柱、自动开关转换器、加强构件，所述的新能源供电系统的安装模式有两种，第一种是与市电负荷分别独立安装；第二种是直接嫁接安装在市电负荷上，不论采用何种安装模式，最终是要把新能源与市电两种不同的电源整合为一体，所述的新能源供电系统里，其中包含有太阳能发电、风力发电、风光互补发电的供电系统，各系统又分别包含了组成各自系统所需的组件，太阳能电池板、控制器、逆变器、蓄电池、太阳能电池板支架、风力发电机组等组件，其特征在于：采用分别独立安装或者嫁接安装的模式，把新能源的供电与市电供电整合成为一个双电源供电的系统，再通过自动开关转换器的调节控制，把传统单一由市电供电的负荷，改造成以新能源供电为主电源，市电为备用电源，交替利用新能源与市电供电的负荷。

2.根据权利要求1所述的一种双电源供电的系统，其特征在于：所述的自动开关转换器是一种双投式的双电源转换的开关转换器，其具有如下的特性：1）其只是进行双电源的转换，而没有线路分断和保护功能；2）其必须具备抗击很高抗击电流冲击的特性；3）其具备可频繁操作的特性；4）其具有自投自复的功能，所述的自动开关转换器分为一体化自动转换开关类和塑壳断路器类这两种类型，所述的自动开关转换器优先使用新能源供电，即新能源供电为主电源，市电为备用电源，当主电源的电压或电流高于设定阈值的电压或电流A值时，主电源自动投入，备用电源市电备用；当主电源发生故障或主电源的电压或电流低于设定阈值的电压或电流B值时，备用电源市电投入使用；当主电源的电压恢复到设定阈值的电压或电流A值时，自动停掉备用电源市电，再次切换到主电源供电，A值＞B值。

3.根据权利要求1所述的一种双电源供电的系统，其特征在于：所述的太阳能电池板支架，包含有活动的或者固定的两种模式，其中能使太阳能电池板的安装倾角随着时间的变化而发生改变的是活动支架模式，反之则为固定支架模式。

4.根据权利要求1所述的一种双电源供电的系统，其特征在于：所述的风力发电机组包括了水平轴和垂直轴风力发电机两大类型，其中垂直轴风力发电机组又包括升力型和阻力型两大类型。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种双电源供电的系统，其特征在于：所述的太阳能板是指具有将太阳能转变为电能这一特性的组件，包括有光伏陶瓷瓦，光伏彩钢瓦，组件的类型包括有单晶硅、多晶硅、非晶硅以及多元化合物太阳能电池。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的一种双电源供电的系统，其特征在于：所述的加强构件是指当新能源供电系统采用第二种安装模式时，嫁接安装在两者结合部之处的构件，目的是要增强结合部的强度，其是由两块形状为半圆形或半四边形的构件和N组对接扣件所组成，N是单数或偶数的倍数值，两块半圆形或半四边形的构件合围在结合部形成一个完整的圆形或四边形构件，之后再采用对接扣件把其扣紧，加强构件采用钢制或铝合金钢制或铸铁或加强塑料的材质制作而成。