CN109194248A - 一种球状一体式风光互补发电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种球状一体式风光互补发电系统及方法，包括风力发电机、太阳能光伏板、风光互补控制器、负载、蓄电池组和传感器；风光互补控制器分别与所述风力发电机、所述太阳能光伏板以及所述传感器相连，并对其进行控制；所述风光互补控制器还与所述蓄电池组相连对其进行充放电控制；所述蓄电池组与所述负载相连为其供电。将光伏发电装置和风力发电装置合理结合起来，将太阳能电池板改造并固定在风力发电机叶片上，其中叶片设计为圆弧形并均匀围成球形结构，实现风能与太阳能的一体化发电，有效地解决了风、光单一发电系统稳定性不高，传统风光互补装置体积大且安装分散，风光发电系统受光照角度和风向影响较大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及风光互补发电系统及发电方法，尤其涉及一种新型的球状一体式风光互补发电系统及方法，属于风光发电技术领域。
背景技术
随着经济社会的发展，电力越来越成为人们生活中必不可少的动力来源，与此同时，能源消耗和环境污染一直是困扰人们的关键所在。寻找其他能量转换方式和开发利用新能源，是国家未来能源政策的发展方向。近年来，可再生能源的利用在世界范围内得到迅速发展，风能和太阳能作为无污染、高环保的可再生新型能源，受到广大人们的青睐，但风能和太阳能都存在着能量密度低，能量稳定性差等缺点。太阳能发电效率受时间、环境、天气等多种因素的限制；风能虽也是取之不尽用之不竭的新能源，但由于风能中的风力的随机性和风向的多变性，这种能量的不稳定性导致风能的利用效率也较低。考虑到太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性，一般冬季风大但太阳辐射小，夏季光照强度大而风小，如果能将两者结合起来，优势互补，就能够克服和解决它们各自的不足与缺陷。综合太阳能和风能的优点，将风力发电和光伏发电技术合理地结合组成的风光互补发电系统，无疑是解决独立供电的最佳方案。
风光互补发电系统与单独的风力发电或光伏发电系统相比具有明显的优势。首先，利用风能和太阳能的互补性，可以获得比较稳定的总输出，发电系统稳定性和可靠性得到提高；其次，在保证同样供电的情况下，风光互补发电系统所需的储能蓄电池容量相对于单一风力或太阳能发电系统大大减少；最后，在阴雨天气或者风力不足等气候条件下，用两种能源就可以形成互补，保证了连续可靠的供电，产生良好的社会经济效益。基于此，本发明提供一种新型的球状一体式风光互补发电系统及方法，该结构将太阳能光伏板与风机叶片改造结合，球状一体式的设计很好地解决了传统风光互补发电装置占用空间大以及需要根据风向和太阳光照射角度不断调整装置角度的问题，且具有较高的发电效率。
专利“一种风光互补发电系统”[专利申请号：201710610534.X，公开号：CN107276497 A]，公开了一种风光互补发电系统。该发明包括风力发电系统、光伏发电系统、控制器、逆变器、蓄电池组，利用太阳能和风能的互补性基本实现了对新能源的合理利用，该发明中风力发电装置采用水平轴风力机，需要不断根据风向调节风力机的叶片方向，具体就是当风向标随着风向变化到某个角度时，风向标带动摆针接触压力开关，触发气缸动作，使风机叶片旋转到相应角度。但是，该发明中的气缸需要装置为其供电，增加了电能消耗；风机叶片随风向标方向变化的过程主要由四个均匀分布的固定气缸调节，调节精度受限，且风向具有不稳定性，往往无法调节叶片到最佳风向范围中；同时，该发明利用气缸调节方向的方法只有在风力达到3级才能动作，在小风环境下，风力发电效率极低。
专利“一种新型发电效率高的风光互补发电系统”[专利申请号：201610870181.2，公开号：CN 106253802 A]。该发明的主要特征是可以在不同时间段，由电机驱动传动机构，改变太阳能电池板方阵的倾角，基本实现光伏阵列处于最佳倾角，接收到尽可能多的太阳能辐射。但是，该发明简单区分了三个时间段，仍然有大部分时间不处于最佳倾角，且不同季节各个时间段太阳能电池板方阵的最佳倾角也会存在差异，因此太阳能发电效率的提高量有限。其次，由于太阳能电池板方阵的倾角需要带有远程遥控装置和智能控制系统的电机进行调节，还要根据需要搭配一台减速机共同使用，不仅控制要求高，还相对增加了成本，经济效益也不显著。
发明内容
本发明的目的在于解决技术背景中的问题，提供一种新型的球状一体式风光互补发电系统及方法，该系统将光伏发电装置和风力发电装置合理结合起来，将太阳能电池板改造并固定在风力发电机叶片上，实现风能与太阳能的一体化发电，有效地解决了风、光单一发电系统稳定性不高，传统风光互补装置体积大且安装分散，风光发电系统受光照角度和风向影响较大的问题。
本发明的技术方案是：一种新型的球状一体式风光互补发电系统，主要包括风力发电机、太阳能光伏板、风光互补控制器、负载、蓄电池组和传感器。所述风光互补控制器分别与所述风力发电机、所述太阳能光伏板以及所述传感器相连，并对其进行控制；所述风光互补控制器还与所述蓄电池组相连对其进行充放电控制；所述蓄电池组与所述负载相连为其供电。各个部分的功能如下：
所述风力发电机，包括风力机、传动机构、发电机等部分，空气动能推动风力机旋转，转换成风轮旋转的机械能，通过传动机构驱动发电机将机械能转换成电能。其中风力机包括N片圆弧形叶片，叶片围成近似球状固定在垂直轴的上下两端，这种特殊的叶片结构搭配垂直轴风力机可以使叶片采集到任意方向的风能，绕着垂直轴水平360°转动，不需风向调节装置调整叶片方向使其朝向迎风面。
所述太阳能光伏板，由若干太阳能电池板并联组成，利用光伏效应将太阳能转换为直流电，其中太阳能光伏板做成与叶片同等面积大小并紧密贴合在风力机叶片上，叶片受到风力作用转动，太阳能光伏板跟着进行360°旋转。
所述蓄电池组，由多块蓄电池组成，用于储存发电系统产生的电能，同时可以直接连接直流负载或者通过逆变器连接交流负载。
所述风光互补控制器，是系统的控制核心，包括整流电路、DC/DC变换电路、充放电控制电路、最大功率追踪电路和保护电路。所述风光互补控制器主要作用是连接、组合发电系统各个部分，控制风能、太阳能和蓄电池的充放电，最大功率追踪以及系统保护等。所述风光互补控制器连接所述风力发电机，用于将所述风力发电机产生的交流电经整流电路整流并经DC/DC转换电路变为可供所述蓄电池组充电的直流电；所述风光互补控制器连接所述太阳能光伏板，用于将所述太阳能光伏板产生的直流电经DC/DC 转换电路变为可供所述蓄电池组充电的直流电；所述风光互补控制器连接所述蓄电池组，由充放电控制电路控制将系统产生的电能给所述蓄电池组充电，也用于控制所述蓄电池组给所述负载供电；所述风光互补控制器连接所述传感器，所述传感器能够监测发电装置所处环境的风速、温度以及光照强度，超过安全值便进行相关动作。
根据上述发电系统，本发明的发电方法和过程为：
发电系统运行时，圆弧形风机叶片绕着垂直的旋转轴随风360°水平转动，圆弧形叶片上的太阳能电池板始终有至少一半的区域暴露在太阳光照射下；同时，风力发电部分由风力机叶片捕获风能，带动风力机旋转，经过传动机构，驱动同旋转轴上的交流永磁同步发电机，风力发电机输出的交流电经过整流电路和DC/DC变换电路转换成蓄电池充电所需的直流电，风光互补控制器通过控制DC/DC变换器的触发脉冲占空比来使风机输出最大功率；光伏发电部分由太阳能光伏板捕获太阳能，太阳能光伏板输出的直流电经过DC/DC变换电路转换成蓄电池充电所需的直流电，风光互补控制器通过控制 DC/DC变换器的触发脉冲占空比来使光伏板输出最大功率；风力发电和光伏发电可以单独或一起向蓄电池及负载供电；蓄电池不仅用于储存风能和太阳能产生的电能，当产生的电能不足以维持负载的运行时，蓄电池也用于补充不足的电能；风光互补控制器控制风能和太阳能的最大功率输出和蓄电池的充放电管理的同时，也监测系统运行过程中电流、电压、风机转速等参数，配合风速传感器、温度传感器、光照传感器监测系统运行环境参数，在监测值超过安全值时进行安全控制动作，为系统安全稳定的运行提供警报和保护功能。
本发明的优点和积极效果是：
1)本发明的风光互补发电系统为球状一体式结构，不同于传统的结构分离式太阳能和风能发电系统，本发明将风力发电装置的叶片和太阳能电池板贴合并做成近似球状的一体式结构，很好地精简了风光互补发电装置结构，减小体积，有效节约成本，具有良好的经济效益；
2)本发明的风力发电装置将风力机做成N片弧形叶片紧密围成的球状结构，可以接收任意方向的风能，不需要和传统风力发电装置一样随着风向调整风机叶片方向，具有很强的风能捕获能力和风向适应能力。
3)本发明的太阳能电池板紧密贴合在风力机的弧形叶片上，风机转动发电并带动太阳能电池板旋转，能够保证太阳光在任意时刻总能充分照射到光伏板至少一半面积，不用和传统太阳能发电装置一样根据太阳光照射角度不断调整太阳能阵列的倾角。
4)本发明将风能发电装置和太阳能发电装置设计成新型的球状一体式结构，能使风光互补发电系统的发电总效率提高至少20％。
附图说明
图1为本发明的整体原理框图。
图2为本发明的装置结构示意图。
图中：201：太阳能光伏板；202：风力发电机；203：风光互补控制器；204：蓄电池组；205：负载。
具体实施方式
下面结合附图和实例为本发明作进一步的说明。
本发明为一种新型的球状一体式风光互补发电系统，其整体原理框图如图1所示，球状一体式风光互补发电系统，主要包括太阳能光伏板201、风力发电机202、风光互补控制器203、蓄电池组204、负载、传感器205。所述风光互补控制器203分别与所述风力发电机202、所述太阳能光伏板201和所述传感器相连，并对其进行控制；所述风光互补控制器203还与所述蓄电池组204相连对其进行充放电控制；所述蓄电池组 204与所述负载205相连为其供电。
根据图2所示，所述风力发电机202包括垂直的旋转轴、安装在旋转轴上的风力机、N片圆弧形叶片、传动机构、发电机、用以支撑旋转轴和风力发电机的圆饼形底座。所述风力发电机202的工作原理是：本装置安装在室外屋顶风力较大的区域，圆弧形叶片受风力水平360°转动，将空气动能转换成风叶旋转的机械能，旋转的垂直轴与传动机构相连，通过传动机构驱动发电机转动，发电机利用电磁感应原理将机械能转变为交流电，经过整流器转换成直流电，再经DC/DC变换器转换为蓄电池组充电所需的固定电压的直流电，由此实现将风力发电机产生的电能储存到蓄电池中。N片圆弧形叶片均匀地围成近似球状，固定安装在垂直轴的上下两端，这种特殊的叶片结构搭配垂直轴风力机可以使叶片采集到任意方向的风能，推动风力机绕着垂直的旋转轴水平转动，无需根据风向调整叶片方向。发电机选用体积较小性价比高的永磁同步电机，发电机通过传动机构与风力机相连，固定安装在底座的托盘上；
所述太阳能光伏板201，以并联方式紧密贴合在N片圆弧形叶片上，其工作原理是：太阳能电池由半导体构成，半导体材料内部具有大量的PN结，当太阳光照射到太阳能电池板上，光生电子和空穴被分离，电池两端出现异号电荷的累积，即产生“光生电压”，若在太阳能电池板两端接通电路，就会形成电流，从而获得功率输出。本发明利用光伏效应直接将太阳能转换为直流电，再经DC/DC转换电路变成可供蓄电池充电的直流电。其中，太阳能光伏板201做成与叶片同等面积大小紧密贴合在叶片上，叶片受到风力作用转动时，太阳能光伏板201跟着进行360°旋转，无论太阳光的照射角度如何，太阳能光伏板201总有至少一半的太阳光照射，无需与传统太阳能发电装置一样根据太阳光照射角度改变太阳能电池板的倾角。
所述蓄电池组204，由多块蓄电池组成，用于储存发电系统产生的电能，同时可以直接连接直流负载或者通过逆变器连接交流负载。当风光互补发电装置输出的电能不足以维持负载的运行时，蓄电池为其供电，反之，当风力发电机和太阳能电池板的输出电能尚有富足，则蓄电池将这些电能进行储存。
所述风光互补控制器203，是系统的控制核心，包括整流电路、DC/DC变换电路、充放电控制电路、最大功率追踪电路和保护电路。所述风光互补控制器主要作用是连接、组合发电系统各个部分，控制风能、太阳能和蓄电池的充放电，最大功率追踪以及系统保护等。
进一步地，所述风光互补控制器203连接所述风力发电机202，用于将所述风力发电机202产生的交流电整流并经DC/DC转换电路变为可供所述蓄电池组充电的直流电；当风速一定时，风力发电机总存在一个最佳转速使风力机输出功率最大，因此不同风速下风力机的输出最大功率点连成的曲线即为风力发电机的最大输出功率曲线。在风速变化时，通过测量风机转速，将该风机转速所对应的最大功率与实际功率比较，所述风光互补控制器203通过调节DC/DC变换电路的触发脉冲占空比来调整风机实际转速，使其始终运行在最佳转速上，实现风力发电机的最大功率输出。所述风光互补控制器的最大功率追踪电路根据对风力发电机输出电压和电流的监测与采集得到的发电系统输出的功率，调节实现风力发电机组的最大功率跟踪；所述风光互补控制器利用保护电路实现超速保护功能，一旦外界风速超过极限值，给发电机提供反向转矩，从而降低发电机的转速，避免超速或飞车，提高了系统的安全性；
进一步地，所述风光互补控制器203连接所述太阳能光伏板201，用于将所述太阳能光伏板201产生的直流电经DC/DC转换电路变为可供所述蓄电池组204充电的直流电。由于太阳能电池板的输出电压和电流具有非线性特征，其输出功率也随着光照强度的变化而变化，但存在某一最佳电压值使得太阳能光伏板输出最大功率。风光互补控制器203具有太阳能最大功率点跟踪功能，其最大功率追踪电路实质上是一个阻抗变换器。根据戴维南定理，外部负载等效阻抗与电源内阻成共轭时，外部负载可获得最大输出功率。在一定的日照条件和温度条件下，本发明中太阳能光伏板201的输出直流端等效为直流电源，DC/DC变换电路等效为外部阻抗，所述风光互补控制器203通过调节DC/DC 直流变换电路中开关器件的触发脉冲占空比来实现外部阻抗变化，使之在不同环境下始终跟随太阳能光伏板的内阻变化，两者动态负载满足共轭条件时即可实现太阳能的最大功率跟踪。
进一步地，所述风光互补控制器203连接所述蓄电池组204，用于将系统产生的直流电给所述蓄电池组204供电充电，也用于控制所述蓄电池组给所述负载供电；并且通过对蓄电池的电压值和电荷状态的实时采样与检测来判断蓄电池的状态，管理和控制蓄电池的充放电过程，防止过充或过放等情况的发生，从而确保风光互补发电系统安全、可靠，提供不间断电能；
进一步地，所述风光互补控制器203连接所述传感器，如风速传感器、温度传感器、光照传感器，监测风光互补发电装置所安装区域的风速、温度、光照强度，一旦检测到相关环境参数变化幅度超过安全值，便进行相应动作，防止装置在冰雹或台风等恶劣天气下遭到损坏；
本发明发电系统的发电过程为：
当系统运行时，圆弧形风机叶片绕着垂直的旋转轴随风360°水平转动，圆弧形叶片上的太阳能电池板始终有至少一半的区域暴露在太阳光照射下。此时，风力发电部分由风力机叶片捕获风能，带动风力机旋转，经过传动机构，驱动同旋转轴上的交流永磁同步发电机，风力发电机输出的交流电经过整流器和DC/DC变换器转换成蓄电池充电所需的直流电，风光互补控制器通过调节DC/DC变换电路的触发脉冲占空比从而调整风机转速使其输出最大功率；光伏发电部分由光伏阵列捕获太阳能，光伏阵列输出的直流电经过DC/DC变换器转换成蓄电池充电所需的直流电，风光互补控制器通过改变 DC/DC变换电路的触发脉冲占空比来使太阳能光伏板输出最大功率；风力发电和光伏发电可以单独或一起向蓄电池及负载供电；蓄电池不仅用于储存风能和太阳能产生的电能，当产生的电能不足以维持负载的运行时，蓄电池也用于补充不足的电能；控制器控制风能和太阳能的最大功率输出和蓄电池的充放电管理的同时，也监测系统运行过程中电流、电压、风机转速等参数，配合风速传感器、温度传感器、光照传感器等监测系统运行环境参数，为系统安全稳定的运行提供警报和保护功能。
上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，包括：太阳能光伏板(201)、风力发电机(202)、风光互补控制器(203)、蓄电池组(204)和传感器；所述风光互补控制器(203)分别与所述太阳能光伏板(201)、风力发电机(202)以及所述传感器相连，并对它们进行控制；所述风光互补控制器(203)还与所述蓄电池组(204)相连，对其进行充放电控制；所述蓄电池组(204)与所述负载相连为其供电。
2.根据权利要求1所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述风力发电机(201)包括：风力机、传动机构、发电机；所述风力机包括N片圆弧形叶片，所述N片叶片均匀围成近似球状，固定在风力机垂直轴的上下两端；所述风力机垂直轴通过传动机构与所述发电机相连；在空气动能推动风力机旋转时，通过传动机构驱动发电机转动将机械能转换成电能。
3.根据权利要求2所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述太阳能光伏板由若干太阳能电池板并联组成，所述太阳能光伏板与所述圆弧形叶片同等面积大小并紧密贴合在风力机的叶片上；在叶片受到风力作用转动时，能够带动太阳能光伏板跟随进行360°旋转。
4.根据权利要求1所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述风光互补控制器包括整流电路、DC/DC变换电路、充放电控制电路、最大功率追踪电路和保护电路。
5.根据权利要求4所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述风光互补控制器连接所述风力发电机，用于将所述风力发电机产生的交流电经整流电路整流并经DC/DC转换电路变为可供所述蓄电池组充电的直流电；所述风光互补控制器连接所述太阳能光伏板，用于将所述太阳能光伏板产生的直流电经DC/DC转换电路变为可供所述蓄电池组充电的直流电；所述风光互补控制器连接所述蓄电池组，由充放电控制电路控制将系统产生的电能给所述蓄电池组充电，也用于控制所述蓄电池组给所述负载供电；所述风光互补控制器连接所述传感器，所述传感器能够监测发电装置所处环境的风速、温度以及光照强度，在监测值超过安全值时进行安全控制动作。
6.根据权利要求4所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述风光互补控制器的最大功率追踪电路通过对风力发电机输出电压和电流的监测与采集得到发电系统输出的功率，调节实现风力发电机组的最大功率跟踪，具体地：在风速变化时，通过测量风机转速，将该风机转速所对应的最大功率与实际功率比较，所述风光互补控制器通过调节DC/DC变换电路的触发脉冲占空比来调整风机实际转速，使其始终运行在最佳转速上，实现风力发电机的最大功率输出。
7.根据权利要求4所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述风光互补控制器的最大功率追踪电路通过控制DC/DC转换电路的触发脉冲占空比，调节太阳能光伏板最大输出功率，具体地：利用戴维南定理中外部负载等效阻抗与电源内阻抗成共扼时，外部负载输出最大功率的原理，所述风光互补控制器通过调节DC/DC直流变换电路中开关器件的触发脉冲占空比来实现外部阻抗变化，使之在不同环境下始终跟随太阳能光伏板的内阻变化，两者动态负载满足共轭条件时即可实现太阳能的最大功率跟踪。
8.根据权利要求4所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述风光互补控制器的保护电路实现超速保护功能，在外界风速超过极限值时，给风力发电机提供反向转矩，降低发电机的转速，避免超速或飞车；所述保护电路还对蓄电池的电压值和电荷状态的实时采样与检测来判断蓄电池的状态，管理和控制蓄电池的充放电过程，防止过充或过放等情况的发生。
9.根据权利要求1所述的一种球状一体式风光互补发电系统，其特征在于，所述风力发电机采用永磁同步电机；所述传感器包括风速传感器、温度传感器、光照传感器。
10.根据权利要求1-9任一项所述的一种球状一体式风光互补发电系统的发电方法，其特征在于，发电系统运行时，圆弧形风机叶片绕着垂直的旋转轴随风360°水平转动，圆弧形叶片上的太阳能电池板始终有至少一半的区域暴露在太阳光照射下；此时，风力发电部分由风力机叶片捕获风能，带动风力机旋转，经过传动机构，驱动同旋转轴上的交流永磁同步发电机，风力发电机输出的交流电经过整流电路和DC/DC变换电路转换成蓄电池充电所需的直流电，风光互补控制器通过调节DC/DC变换电路的触发脉冲占空比从而调整风机转速使其输出最大功率；光伏发电部分由太阳能光伏板捕获太阳能，太阳能光伏板输出的直流电经过DC/DC变换电路转换成蓄电池充电所需的直流电，风光互补控制器通过改变DC/DC变换电路的触发脉冲占空比来使太阳能光伏板输出最大功率；风力发电和光伏发电可以单独或一起向蓄电池及负载供电；蓄电池不仅用于储存风能和太阳能产生的电能，当产生的电能不足以维持负载的运行时，蓄电池也用于补充不足的电能；风光互补控制器控制风能和太阳能的最大功率输出和蓄电池的充放电管理的同时，也监测系统运行过程中电流、电压、风机转速等参数，配合风速传感器、温度传感器、光照传感器监测系统运行环境参数，在监测值超过安全值时进行安全控制动作，为系统安全稳定的运行提供警报和保护功能。
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|---|---|
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Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110094305A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-08-06 | 周建军 | 一种风光环保发电装置 |
| CN110271445A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-24 | 无锡旭浦能源科技有限公司 | 基于光伏储能的新能源汽车智能充电系统及其方法 |
| CN110719439A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-21 | 国网江西省电力有限公司抚州供电分公司 | 配电网危险区域智能宣教驱离及取证系统 |
| CN111602476A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-01 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种沙化土地土体营造结构及其方法 |
| CN111602485A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-01 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种沙化土地重构结构以及重构整治与利用方法 |
| CN112455238A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种海洋能驱动航行器的智能能源分配系统 |
| CN112600488A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-04-02 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种基于增强型风能和太阳能联合供能的u型管智能实时监测系统 |
| CN113738580A (zh) * | 2020-05-31 | 2021-12-03 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 一种风光互补激光测风雷达能源系统 |
| KR20220032531A (ko) * | 2020-09-07 | 2022-03-15 | 박태규 | 태양광-풍력 하이브리드 발전 장치 |
| WO2024045842A1 (zh) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 上海海外清能源科技有限公司 | 一种组合式风光储联合发电系统 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101540568A (zh) * | 2009-04-13 | 2009-09-23 | 北京凯华网联技术有限公司 | 高效率风光互补发电控制装置 |
| CN101630851A (zh) * | 2008-07-16 | 2010-01-20 | 扬州森源电气有限公司 | 船舶用风光互补发电控制装置 |
| CN101814769A (zh) * | 2010-03-08 | 2010-08-25 | 北京凯华网联新能源技术有限公司 | 一种风光市电互补通讯基站供电系统 |
| CN102527569A (zh) * | 2012-01-11 | 2012-07-04 | 陕西科技大学 | 基于风光互补的音乐喷泉系统 |
| CN202380795U (zh) * | 2011-12-31 | 2012-08-15 | 西安建筑科技大学 | 一种智能车位锁 |
| CN202652107U (zh) * | 2012-04-25 | 2013-01-02 | 山西省电力公司大同供电分公司 | 用于变电站设备区照明的太阳能光伏系统 |
| CN103997298A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-20 | 广州邦讯信息系统有限公司 | 一种光伏电站的监测数据采集终端及监测数据系统 |
| CN206195719U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-24 | 百川归海（天津）科技有限公司 | 一种基于mppt的光伏发电监控装置 |
| CN107508378A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-22 | 合肥凌山新能源科技有限公司 | 一种风光互补发电监控控制系统 |
| CN107732966A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-23 | 国网江苏省电力公司苏州供电公司 | 基于占空比的小型风力发电机mppt优化控制方法 |
| CN108087200A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-29 | 潍坊帕萨蒂经贸有限公司 | 集风发电装置 |
-
2018
- 2018-09-05 CN CN201811030191.0A patent/CN109194248A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101630851A (zh) * | 2008-07-16 | 2010-01-20 | 扬州森源电气有限公司 | 船舶用风光互补发电控制装置 |
| CN101540568A (zh) * | 2009-04-13 | 2009-09-23 | 北京凯华网联技术有限公司 | 高效率风光互补发电控制装置 |
| CN101814769A (zh) * | 2010-03-08 | 2010-08-25 | 北京凯华网联新能源技术有限公司 | 一种风光市电互补通讯基站供电系统 |
| CN202380795U (zh) * | 2011-12-31 | 2012-08-15 | 西安建筑科技大学 | 一种智能车位锁 |
| CN102527569A (zh) * | 2012-01-11 | 2012-07-04 | 陕西科技大学 | 基于风光互补的音乐喷泉系统 |
| CN202652107U (zh) * | 2012-04-25 | 2013-01-02 | 山西省电力公司大同供电分公司 | 用于变电站设备区照明的太阳能光伏系统 |
| CN103997298A (zh) * | 2014-05-28 | 2014-08-20 | 广州邦讯信息系统有限公司 | 一种光伏电站的监测数据采集终端及监测数据系统 |
| CN206195719U (zh) * | 2016-12-02 | 2017-05-24 | 百川归海（天津）科技有限公司 | 一种基于mppt的光伏发电监控装置 |
| CN107508378A (zh) * | 2017-09-06 | 2017-12-22 | 合肥凌山新能源科技有限公司 | 一种风光互补发电监控控制系统 |
| CN107732966A (zh) * | 2017-11-06 | 2018-02-23 | 国网江苏省电力公司苏州供电公司 | 基于占空比的小型风力发电机mppt优化控制方法 |
| CN108087200A (zh) * | 2017-12-12 | 2018-05-29 | 潍坊帕萨蒂经贸有限公司 | 集风发电装置 |
Cited By (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110094305A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-08-06 | 周建军 | 一种风光环保发电装置 |
| CN110271445A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-09-24 | 无锡旭浦能源科技有限公司 | 基于光伏储能的新能源汽车智能充电系统及其方法 |
| CN110271445B (zh) * | 2019-07-05 | 2022-04-01 | 电芯兆能科技(上海)有限公司 | 基于光伏储能的新能源汽车智能充电系统及其方法 |
| CN110719439A (zh) * | 2019-08-30 | 2020-01-21 | 国网江西省电力有限公司抚州供电分公司 | 配电网危险区域智能宣教驱离及取证系统 |
| CN111602476A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-01 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种沙化土地土体营造结构及其方法 |
| CN111602485A (zh) * | 2020-05-29 | 2020-09-01 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种沙化土地重构结构以及重构整治与利用方法 |
| CN111602476B (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-21 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种沙化土地土体营造结构的营造方法 |
| CN111602485B (zh) * | 2020-05-29 | 2021-12-21 | 中国科学院地理科学与资源研究所 | 一种沙化土地重构结构的重构整治与利用方法 |
| CN113738580A (zh) * | 2020-05-31 | 2021-12-03 | 上海太阳能工程技术研究中心有限公司 | 一种风光互补激光测风雷达能源系统 |
| KR20220032531A (ko) * | 2020-09-07 | 2022-03-15 | 박태규 | 태양광-풍력 하이브리드 발전 장치 |
| KR20220032341A (ko) * | 2020-09-07 | 2022-03-15 | 박태규 | 태양광-풍력 하이브리드 발전 장치 |
| KR102407436B1 (ko) * | 2020-09-07 | 2022-06-10 | 박태규 | 태양광-풍력 하이브리드 발전 장치 |
| KR102407453B1 (ko) * | 2020-09-07 | 2022-06-10 | 박태규 | 태양광-풍력 하이브리드 발전 장치 |
| CN112455238B (zh) * | 2020-11-17 | 2021-07-13 | 哈尔滨工程大学 | 一种海洋能驱动航行器的智能能源分配系统 |
| CN112455238A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-03-09 | 哈尔滨工程大学 | 一种海洋能驱动航行器的智能能源分配系统 |
| CN112600488A (zh) * | 2020-11-25 | 2021-04-02 | 中国科学院武汉岩土力学研究所 | 一种基于增强型风能和太阳能联合供能的u型管智能实时监测系统 |
| WO2024045842A1 (zh) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 上海海外清能源科技有限公司 | 一种组合式风光储联合发电系统 |
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