CN107542624B - 一种太阳能风能一体发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种太阳能风能一体发电装置，其包括太阳能组件、连接支架、传动组件、发电机组件、蓄电池组和智能控制系统；所述太阳能组件包括多个太阳能板，多个太阳能板通过连接支架设置在传动组件的上端并沿传动组件的周向均匀布设，传动组件设置在蓄电池组上，发电机组件和智能控制系统设置在蓄电池组内；太阳能组件通过导线与发电机组件连接，发电机组件通过导线与智能控制系统电连接，智能控制系统通过导线与蓄电池组电性连接。该一体发电装置通过对风叶和太阳能板进行结构复合，实现同时进行风能发电和太阳能发电，大大提高了天然能源利用率、土地空间利用率和发电效率，降低了维护成本。

Description

一种太阳能风能一体发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置技术领域，具体涉及一种太阳能风能一体发电装置。

背景技术

随着社会经济的发展和人们生活水平的提高，对能源的需求量不断增长，对新能源和可再生能源的开发和利用是必然的趋势。如何高效开发利用天然能源技术，是当前国际社会能源战略的热点课题。在新能源和可再生能源家族中，清洁能源--太阳能和风能是应用最为广泛，例如利用风能通过机械能转换进行发电、利用太阳能通过光电转换进行发电，都是目前比较成熟、应用广泛的天然可再生能源利用技术。但是这两类技术也有各自的不足和缺陷，如风能发电在无风或风小的天气及地理条件下就不能运转，而太阳能发电在夜间以及阴天的时间和天气条件下也难以工作。目前，现有的所谓风能和太阳能综合发电系统装置，往往只是把两类技术分别设置，各自安装，然后在电路上连接起来，起到互补作用。然而这样的发电装置的利用效率和天然能源利用效率较低，而土地及空间的利用效率也低，经济成本和天然能源利用效率较低。也有一些风能太阳能一体发电机在发电机转轴上分别设有发电机上部轴承环和发电机下部轴承环，中部固定有发电机绕组绕圈，发电机绕组绕圈外设有发电机磁铁S极和发电机磁铁N极。上述装置的发电机暴露在外，稳定性差，使得发电机受到外在因素的影响较大，发电机的使用寿命短，同时也存在不能够产生较大的电能，难以满足市场及人们的使用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种太阳能风能一体发电装置，该一体发电装置通过对风叶和太阳能板进行结构复合，实现同时进行风能发电和太阳能发电，大大提高了天然能源利用率、土地空间利用率和发电效率，降低了经济成本和维护成本。

为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种太阳能风能一体发电装置，其包括太阳能组件、连接支架、传动组件、发电机组件、蓄电池组和智能控制系统；所述太阳能组件包括多个太阳能板，多个所述太阳能板通过所述连接支架设置在所述传动组件的上端并沿传动组件的周向均匀布设，所述传动组件设置在所述蓄电池组上，所述发电机组件和智能控制系统设置在所述蓄电池组内；所述太阳能组件通过导线与所述发电机组件连接，所述发电机组件通过导线与所述智能控制系统电连接，所述智能控制系统通过导线与所述蓄电池组电性连接。

作为本发明优选的实施方式，所述太阳能板为双面双玻太阳能板，其正反面均设置有透明导电膜。

作为本发明优选的实施方式，所述太阳能组件还包括边框；所述边框设置在所述太阳能板的外周上，所述边框上设置有用于安装固定所述连接支架的螺丝槽。

作为本发明优选的实施方式，本发明还包括多个弧形风叶，所述弧形风叶固定设置在所述太阳能板外侧的边框上。

作为本发明优选的实施方式，所述弧形风叶为中空结构，所述弧形风叶的内壁上设置有加强筋。

作为本发明优选的实施方式，所述太阳能板呈弧形；所述连接支架固定设置在所述太阳能板的背面上。

作为本发明优选的实施方式，所述传动组件包括中空的支撑杆和设置在所述支撑杆两端的两个传动部件，两个所述传动部件分别通过轴承与所述支撑杆的上、下端可转动连接。

作为本发明优选的实施方式，所述发电机组件包括发电机和电刷，所述太阳能组件分别通过导线与所述发电机和电刷连接。

作为本发明优选的实施方式，所述智能控制系统包括风能发电控制器、太阳能发电控制器和充放电控制器；所述发电控制器的输入端和太阳能发电控制器的输入端分别通过导线与所述电刷电连接，所述发电控制器的输出端和太阳能发电控制器的输出端分别通过导线与所述充放电控制器的输入端电连接，所述充放电控制器的输出端通过导线与所述蓄电池组或其他用电部件电连接。

作为本发明优选的实施方式，本发明还包括用于检测风力大小的风力传感器，所述风力传感器设置在所述传动组件的上端，所述风力传感器与所述智能控制系统信号连接。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明所述的太阳能风能一体发电装置通过将太阳能板和风叶一体化，能够有效简化发电装置的结构，太阳能板既是风能利用构件又是光能利用构件，同时利用太阳能和风能，即使在受风转动时太阳能板发电的转换率也不受影响：由于太阳能板旋转而其转速是相对稳定的，太阳能板的受光方向和受光面积也是相对稳定的，总的光电转换的效率也是连续和稳定的，能够有效提高风能和太阳能的发电效率，解决了风光一体化的安装问题，大大提高了天然能源利用率同时又提高了土地空间利用率和发电效率，降低了经济成本和维护成本。本发明结构简单，极大地拓展了太阳能风能发电系统的应用范围，安装简单可靠。

附图说明

图1为本发明所述的太阳能风能一体发电装置的电气原理图；

图2为本发明实施例1所述的太阳能风能一体发电装置的结构示意图；

图3为本发明实施例1所述的太阳能风能一体发电装置的爆炸视图；

图4为本发明实施例1所述的太阳能风能一体发电装置的局部放大视图；

图5为本发明实施例2所述的太阳能风能一体发电装置的结构示意图；

图6为本发明实施例2所述的太阳能风能一体发电装置的局部放大视图；

图7为本发明实施例2所述的太阳能风能一体发电装置的另一结构示意图；

图8为本发明实施例3所述的太阳能风能一体发电装置的结构示意图；

图9为本发明实施例3所述的太阳能风能一体发电装置的应用示意图；

其中，1、太阳能组件；11、太阳能板；12、边框；13、弧形风叶；14、加强筋；2、连接支架；3、传动组件；31、支撑杆；32、传动部件；4、发电机组件；5、蓄电池组；51、机壳；52、蓄电池；6、智能控制系统；7、风力传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

实施例1：

如图1～图4所示，为本实施例所述的一种太阳能风能一体发电装置，其包括太阳能组件1、连接支架2、传动组件3、发电机组件4、蓄电池组5和智能控制系统6。

太阳能组件1包括多个太阳能板11，多个太阳能板11分别通过连接支架2可转动地设置在传动组件3的上端并沿传动组件3的周向均匀布设，传动组件3设置在蓄电池组5上，发电机组件4和智能控制系统6均设置在蓄电池组5内；太阳能组件1通过导线与发电机组件4连接，发电机组件4通过导线与智能控制系统6电连接，智能控制系统6通过导线与蓄电池组5电性连接。本实施例通过对风叶和太阳能板11进行结构复合，使两者一体化，太阳能板11既是风能利用构件又是光能利用构件，既能够有效简化了结构，又能实现同时进行风能发电和太阳能发电，大大提高了天然能源利用率、土地空间利用率和发电效率，降低了经济成本和维护成本，解决了风光一体化的安装问题。

在本实施例中，太阳能板11为双面双玻太阳能板11，其正反面均设置有透明导电膜，可以双面吸收太阳能辐射，太阳能板11的背面可利用太阳光通过地面、墙面等反射光吸收辐射发电，大大提高其发电效率。太阳能板11的数量至少三个，优选太阳能板11的数量为三个、四个、五个、六个中的其中一种。在本实施例中，如图2所示，太阳能组件1的数量优选为三个。太阳能板11通过连接支架2固定设置在传动组件3上并沿传动组件3的周向均匀布设。

每个太阳能组件1包括太阳能板11和用于与连接支架2连接的边框12；太阳能板11呈平板状，边框12设置在太阳能板11的外周上，边框12上设置有用于安装固定连接支架2的螺丝槽。太阳能组件1还包括多个弧向相同的弧形风叶13，每两个弧形风叶13对应设置在一个太阳能板11的同一侧上，具体是弧形风叶13插接固定在边框12的螺丝槽内。通过设置弧形风叶13，使得作用于弧形风叶13上的气动力始终能推动太阳能组件1转动，相对于没有设置弧形风叶13的太阳能组件1来说能够更充分地利用风能；一个太阳能组件1的上下两端分别设置有一个弧形风叶13，两个弧形风叶13之间的间隙能使风进入太阳能组件1的背面，从而减小风对弧形风叶13的作用力，大大提高了弧形风叶13的抗风强度。进一步地，为了使推动太阳能组件1转动的气动力最小，弧形风叶13为中空结构；同时，为进一步提高弧形风叶13的抗风强度，弧形风叶13的内壁上设置有数个加强筋14。

连接支架2为连接杆，每个边框12的左右两侧分别设置有一个连接杆，连接杆的一端与传动组件3固定连接、另一端通过螺丝固定设置在边框12的螺丝槽中部。

具体地，传动组件3包括中空的支撑杆31和设置在支撑杆31两端的两个传动部件32，两个传动部件32分别通过轴承与支撑杆31的上、下端可转动连接。传动组件3采用双轴承传动受力，可确保其同轴度及结构强度。蓄电池组5包括机壳51和用于储蓄电能的蓄电池52，该蓄电池52固定设置在机壳51中。发电机组件4设置在蓄电池组5的机壳51内，发电机组件4包括发电机和电刷，太阳能组件1分别通过导线与发电机和电刷连接，将太阳能和风能转换为电能。

智能控制系统6设置在蓄电池组5的机壳51内，将太阳能和风能转换为直流电并储能于蓄电池52内。具体地，智能控制系统6包括风能发电控制器、太阳能发电控制器和充放电控制器；发电控制器的输入端和太阳能发电控制器的输入端分别通过导线与电刷电连接，发电控制器的输出端和太阳能发电控制器的输出端分别通过导线与充放电控制器的输入端电连接，充放电控制器的输出端通过导线与蓄电池组5或其他用电部件电连接。该充放电控制器优选为风光互补型控制器。

太阳能组件1的正、负级导线穿过中空的支撑杆31连接到位于传动组件3底部的电刷，并通过太阳能发电控制器输出直流电，达到太阳能转换成电能的过程。风能依次通过发电机、电刷、风能发电控制器转换成直流电电压，达到风能转换成DC电压的过程。由以上两种转换方式获得电能通过充放电控制器输送给蓄电池52，达到给蓄电池52充电的目的；如图3所示，也可通过充放电控制器将电能输送到用电部件(如路灯)，达到用电的目的。

实施例2：

如图1、图5～图7所示，为本实施例所述的一种太阳能风能一体发电装置，本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例还包括风力传感器7，弧形风叶13和连接支架2的结构有所不同。

风力传感器7用于检测风力大小，风力传感器7可以设置于传感组件的顶端或发电装置上其他不被挡住的位置上，风力传感器7与智能控制系统6信号连接。当达到风机启动条件时，风力传感器7将信号发送至智能控制系统6，智能控制系统6判读识别后，然后控制蓄电池52供电启动发电机组件4。

一个太阳能组件1上设置有一个弧形风叶13，弧形风叶13的长度与太阳能组件1的长度相同。进一步地，如图9所示，为了更充分地利用太阳能，弧形风叶13也可由柔性太阳能板制成，弧形风叶13上设置有透明导电膜。连接支架2呈“V”型，太阳能组件1的上端和下端均设置有一个连接支架2，连接支架2设置在太阳能组件1的背风面。同样地，如图9所示，为了使太阳能组件1易于转动，位于太阳能组件1上端的连接支架2长度小于位于太阳能组件1下端的连接支架2的长度，使得太阳能组件1下端之间的间隙大于太阳能组件1上端之间的间隙，从而提高进风量，使得推动太阳能组件1的最小气动力降低，使得发电装置能够更充分地利用风能。

进一步优选地，如图7所示，太阳能板11的上端到传动组件3的距离小于太阳能板11的下端到传动组件3的距离，即进风面或背风面与传动组件3的轴心相交，这样的设计既能增加进风量使得太阳能组件1更易于旋转，又能保证太阳能板11能将正午时猛烈的阳光最大化地转化为电能。

其他部件与实施例1相同。

实施例3：

如图8～图9所示，为本实施例所述的一种太阳能风能一体发电装置，本实施例与实施例2的不同之处在于：太阳能板11和连接支架2的结构有所不同。

具体地，太阳能板11呈弧形，即太阳能板11具有进风弧面和背风弧面，使得作用于太阳能板11上的气动力始终能推动太阳能组件1转动，还能够有效增大进风面、使得发电装置能够在较小的风速依然能够实现旋转以充分利用风能，另外弧形的设计也能够提高太阳能板11的抗风性能、在一定程度上延长了使用寿命。

具体地，连接支架2呈“Y”型，连接支架2的上端两个分支分别固定设置在太阳能板11的背面(即背风弧面)上，连接支架2下端的分支与传动组件3固定连接，有效提高发电部分的抗风强度。

其他部件与实施例1相同。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种太阳能风能一体发电装置，其特征在于：包括太阳能组件、连接支架、传动组件、发电机组件、蓄电池组和智能控制系统；所述太阳能组件包括多个太阳能板，多个所述太阳能板通过所述连接支架设置在所述传动组件的上端并沿传动组件的周向均匀布设，所述传动组件设置在所述蓄电池组上，所述发电机组件和智能控制系统设置在所述蓄电池组内；所述太阳能组件通过导线与所述发电机组件连接，所述发电机组件通过导线与所述智能控制系统电连接，所述智能控制系统通过导线与所述蓄电池组电性连接；

所述太阳能板呈弧形，或太阳能组件还包括多个弧向相同的弧形风叶，每两个弧形风叶对应设置在一个太阳能板的同一侧上；所述太阳能组件还包括边框；所述边框设置在所述太阳能板的外周上，所述边框上设置有用于安装固定所述连接支架的螺丝槽；所述弧形风叶固定设置在所述太阳能板外侧的边框上；

所述发电机组件包括发电机和电刷，所述太阳能组件分别通过导线与所述发电机和电刷连接；

所述智能控制系统包括风能发电控制器、太阳能发电控制器和充放电控制器；所述发电控制器的输入端和太阳能发电控制器的输入端分别通过导线与所述电刷电连接，所述发电控制器的输出端和太阳能发电控制器的输出端分别通过导线与所述充放电控制器的输入端电连接，所述充放电控制器的输出端通过导线与所述蓄电池组或其他用电部件电连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能风能一体发电装置，其特征在于：所述太阳能板为双面双玻太阳能板，其正反面均设置有透明导电膜。

3.根据权利要求1所述的太阳能风能一体发电装置，其特征在于：所述弧形风叶为中空结构，所述弧形风叶的内壁上设置有加强筋。

4.根据权利要求1所述的太阳能风能一体发电装置，其特征在于：所述太阳能板呈弧形；所述连接支架固定设置在所述太阳能板的背面上。

5.根据权利要求1所述的太阳能风能一体发电装置，其特征在于：所述传动组件包括中空的支撑杆和设置在所述支撑杆两端的两个传动部件，两个所述传动部件分别通过轴承与所述支撑杆的上、下端可转动连接。

6.根据权利要求1所述的太阳能风能一体发电装置，其特征在于：还包括用于检测风力大小的风力传感器，所述风力传感器设置在所述传动组件的上端，所述风力传感器与所述智能控制系统信号连接。