CN113472272A - 一种风光互补发电装置及风光雨水发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风光互补发电装置及风光雨水发电系统，属于新能源发电领域，该装置包括风力发电机、光伏发电装置、蓄电池以及支撑机构，其特征在于，光伏发电装置包括太阳能板和固定于太阳能板两侧的支架、第一支撑杆、第二支撑杆和底座，支架与太阳能板固定连接，支架与底座通过第一支撑杆的顶端在第一滑槽中移动而滑动连接，支架与第二支撑杆通过支架滑块在第二滑槽中移动而滑动连接，第二支撑杆内部为电缸，以便驱动第二滑槽中的支架滑块上下移动来调整太阳能板的倾斜角度。该装置能够适应不同的天气条件，自动调节太阳能板的倾斜角度，提高发电效率。该系统能够利用风、光、雨水实现全天候互补式发电，提高了能源利用率。

Description

一种风光互补发电装置及风光雨水发电系统

技术领域

本发明涉及新能源发电技术领域，尤其涉及一种风光互补发电装置及风光雨水发电系统。

背景技术

在全球能源日益短缺、环境日益恶劣的背景下，太阳能、风能、雨水势能等作为一种可持续利用的清洁能源，得到了广泛应用。然而各种自然资源的利用方式较为单一，易受多变天气影响，发电效率和持续性无法保证。

而且，现有的太阳能发电板形态和功能单一，多为结构固定不动的平面板，太阳能电池板无法充分吸收转化太阳光，发电量得不到保障。在不同天气条件下，无法通过机械传动完成相应的功能，当遇到大风天气时，太阳能板受风面积过大，超出承受强度就会对太阳能发电装置造成破坏，当遇到雨水天气时，既无法实现太阳能发电，也无法辅助收集雨水，造成资源的浪费。现有的风光雨水一体化发电装置将太阳能板设置为伞形开合结构，这种结构虽然能较好的利用太阳能高效发电，但是这种结构易受大风天气的影响。并且雨水发电装置结构较单一，没有充分利用楼层高度优势实现高效发电。

因此，需要一种风光雨水互补式发电系统，能够充分利用风能、太阳能、雨水重力势能等自然资源，在晴天、雨天、大风等不同天气条件下，均能持续可靠供电，实现能源的高效利用。

发明内容

为此，本发明提供了一种风光互补发电装置及风光雨水发电系统，以力图解决或者至少缓解上面存在的至少一个问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种风光互补发电装置，包括风力发电机、光伏发电装置、蓄电池以及支撑机构，风力发电机固定在支撑机构顶端，光伏发电装置设置在支撑机构的两侧，风力发电机和光伏发电装置产生的电能存储在蓄电池中，其中，光伏发电装置包括太阳能板和固定于太阳能板两侧的支架、第一支撑杆、第二支撑杆和底座，支架与太阳能板固定连接，支架与底座通过第一支撑杆的顶端在第一滑槽中移动而滑动连接，支架与第二支撑杆通过支架滑块在第二滑槽中移动而滑动连接，第一支撑杆和第二支撑杆的底端分别固定在底座上，第二支撑杆内部为电缸，以便驱动第二滑槽中的支架滑块上下移动来调整太阳能板的倾斜角度。

可选地，风光互补发电装置还可以包括监测模块，监测模块包括风速传感器、光传感器，风速传感器用于监测风速大小，光传感器用于监测太阳光照强度。蓄电池可以为监测模块和电缸供电，电缸根据监测模块测得的风速和光照强度控制支架滑块在第二滑槽中的移动方向，当支架滑块向上移动到第二滑槽中最顶端时，第一支撑杆的顶端位于第一滑槽中最右端；当支架滑块向下移动到第二滑槽中最底端时，第一支撑杆的顶端位于第一滑槽中最左端。

可选地，当光照强度大于第一阈值且风速小于第二阈值时，电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向下移动到最底端，使太阳能板的倾斜角度为第一角度；当光照强度小于第一阈值且风速小于第二阈值时或者当风速大于第三阈值时，电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向上移动最顶端，使太阳能板的倾斜角度为第二角度。

可选地，支架左侧的太阳能板厚度大于支架右侧的太阳能板厚度，以使太阳能板的重心位于第一滑槽的中央处，太阳能板底部为向下凸的曲面，第一支撑杆的底端与底座之间通过楔块构成自锁结构。

可选地，风力发电机为磁悬浮风力发电机，用于将风能转换为交流电，监测模块还包括功率传感器，当功率传感器测得的交流电功率达到预设功率值时，控制电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向上移动最顶端，使太阳能板的倾斜角度为第二角度。

根据本发明的另一个方面，提供了一种风光雨水发电系统，包括上述的风光互补发电装置、雨水发电模块、电路控制模块、储能模块，风光互补发电装置和雨水发电模块转化的电能经电路控制模块整流稳压处理后存储在储能模块，其特征在于，雨水发电模块包括蓄水装置、控制装置和水轮发电装置，风光互补装置中的蓄电池适于对控制装置供电，水轮发电装置包括间隔预定高度的多级水轮机组，每级水轮机组包括至少二个水轮机，该二个水轮机同一垂直线上下间隔排列设置。

可选地，蓄水装置包括雨水收集箱、雨水过滤模块、蓄水箱，控制装置包括湿度传感器、控制器、继电器和电磁阀，雨水过滤模块用于对雨水收集箱收集的雨水进行过滤，蓄水箱用于存储过滤后的雨水，湿度传感器用于监测蓄水箱中的水位并将水位值传输给控制器，当水位值达到预定阈值时，控制器控制继电器接通，从而驱动电磁阀打开使雨水流向水轮发电装置。

可选地，风光互补发电装置设置在雨水收集箱的一侧，当太阳能板的倾斜角度为第二角度时，使雨水收集到雨水收集箱中。

可选地，水轮发电装置包括间隔预定高度的多级水轮机组，每级水轮机组包括至少二个水轮机，该二个水轮机同一垂直线上下间隔排列设置。

可选地，电路控制模块包括整流电路、稳压电路，整流电路用于将风力发电机和水轮发电装置产生的交流电转换为直流电，稳压电路用于使整流后的直流电压和电流保持恒定，以便对储能模块或负载进行稳压充电。

可选地，风光雨水发电系统还包括雨水利用模块，雨水利用模块包括过滤模块、浇灌模块、消防模块、喷泉模块、车辆清洗模块中一种或几种。

通过上述方案，风光互补发电装置能够适应不同的天气条件，自动调节太阳能板的倾斜角度，在晴天状态下太阳能板的倾斜角度使太阳能板达到最大发电功效，在雨天或大风状态下太阳能板的倾斜角度能够辅助收集雨水，减少受风面积保持稳定，从而提高能源利用率。该风光雨水发电系统可广泛应用于高层建筑物上，充分利用楼层的高度优势，利用多级水轮发电装置提高雨水发电的效率，通过风光及雨水势能互补式发电，为系统供电和储能提供了保障，提高系统运行的可靠性。

附图说明

为了实现上述以及相关目的，本文结合下面的描述和附图来描述某些说明性方面，这些方面指示了可以实践本文所公开的原理的各种方式，并且所有方面及其等效方面旨在落入所要求保护的主题的范围内。通过结合附图阅读下面的详细描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。遍及本公开，相同的附图标记通常指代相同的部件或元素。

图1示出了根据本发明的一个实施例的风光互补发电装置100的结构性示意图；

图2示出了根据本发明的一个实施例的光伏发电装置120的结构性示意图；

图3示出了根据发明一实施例的风光互补发电装置100的俯视结构示意图；

图4示出了根据本发明一实施例在晴天状态下的光伏发电装置120的结构示意图；

图5示出了根据本发明一实施例在雨天状态下的光伏发电装置120的结构示意图；

图6示出了根据本发明一个实施例在大风状态下的光伏发电装置120的结构示意图；

图7示出了风光互补发电装置100的安装位置示意图；

图8示出了根据本发明一实施例的互补式发电系统300的结构示意图；

图9示出了根据本发明一实施例的雨水发电模块310的结构性示意图；

图10示出了根据本发明一实施例的风光雨水发电系统300的安装位置示意图；

图11示出了根据本发明一实施例的水轮发电装置313的安装位置示意图；

图12示出了根据本发明一实施例的雨水利用模块的结构性示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

目前社区内对风能、太阳能、雨水势能等自然资源的利用形式较单一，易受天气变化影响，无法实现全天候互补发电，造成资源的浪费。本方案提供了一种风光互补发电装置及互补式发电系统，能够在晴天、雨天、大风等天气状态形成全天候互补发电，并对电能进行收集和利用，实现能源的自给自足。

图1示出了根据本发明一个实施例的风光互补发电装置100的结构性示意图。如图1所示，该装置100可以包括风力发电机110、光伏发电装置120、蓄电池130以及支撑机构140，风力发电机110固定在支撑机构140顶端。光伏发电装置120设置在支撑机构140的两侧，风力发电机110和光伏发电装置120产生的电能存储在蓄电池130中，其中风力发电机可以为磁悬浮风力发电机，在没有任何机械摩擦阻力以及在风力作用下，使电机转动并切割磁力线发出交流电。图2示出了根据本发明一实施例的光伏发电装置120的结构示意图。如图2所示，光伏发电装置120包括太阳能板121和固定于太阳能板两侧的支架122、第一支撑杆123、第二支撑杆124和底座125，支架122与太阳能板121固定连接，支架122与底座125通过第一支撑杆123的顶端在第一滑槽中移动而滑动连接，支架122与第二支撑杆124通过支架滑块在第二滑槽中移动而滑动连接，第一支撑杆123和第二支撑杆124的底端分别固定在底座125上，第二支撑杆124内部为电缸，以便驱动第二滑槽中的支架滑块上下移动来调整太阳能板的倾斜角度。当支架滑块向上移动到第二滑槽中最顶端时，第一支撑杆的顶端位于第一滑槽中最右端；当支架滑块向下移动到第二滑槽中最底端时，第一支撑杆的顶端位于第一滑槽中最左端。

为了实时监测天气状况，在本发明一个优选的实施例中，风光互补发电装置100还可以包括监测模块，监测模块可以包括风速传感器、光传感器，风速传感器用于监测风速大小，光传感器用于监测太阳光照强度。蓄电池130可以为装置自身供电，图3示出了根据发明一实施例的风光互补发电装置100的俯视结构示意图。如图3所示，在太阳能板121的中央位置由防雨材料替代，这样可以使太阳能板的集雨面积增大，减轻太阳能板的重量，防雨材料底部设置蓄电池130，太阳能电池板150可以将能量存储在蓄电池130中可以为监测模块和电缸供电，在保证装置持续工作的同时又充分利用太阳能提高了能量利用率。

电缸根据监测模块测得的风速和光照强度控制运动方向。当光照强度大于第一阈值且风速小于第二阈值时，电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向下移动到最底端，形成一个自锁结构，此时使太阳能板的倾斜角度为第一角度。图4示出了根据本发明一实施例在晴天状态下的光伏发电装置120的结构示意图。如图4所示，太阳能板的厚度不均匀，位于支架左侧的太阳能板厚度大于支架右侧的太阳能板厚度，以使太阳能板的重心位于第一滑槽的中央处。例如，在晴天状态下且风力适当时，右侧第二滑槽中的支架滑块向下移动，左侧第一滑槽中的第一支撑杆的顶端支点左移越过太阳能板重心，在重力的作用下，左端第一滑槽中的滑块到达上顶端，右侧第二滑槽中的滑块到达下底端形成一稳定锁死状态，并且太阳能板与水平面构成40°左右的夹角，在该角度下太阳能板达到最佳发电功效。并且在风力适当时，支撑机构上端的风力发电机工作并进行风能发电，采用垂直式风力发电，可以适应高楼的复杂风向。

在本发明的一个实施例中，当光照强度小于第一阈值且风速小于第二阈值时或者当风速大于第三阈值时，电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向上移动最顶端，使太阳能板的倾斜角度为第二角度。图5示出了根据本发明一实施例在雨天状态下的光伏发电装置120的结构示意图。如图5所示，当雨天风力大小适当时，右侧第二滑槽中的支架滑块在电缸驱动下竖直向上运动，同时左侧第一滑槽中的第一支撑杆顶端支点向右移动，越过重心，在重力的作用下，最终形成一个新的锁死结构，此时太阳能板与水平面夹角约为5°，成为小角度倾斜斜面，同时在该状态下太阳能板由于接近水平状态，减少受风面积，有效防止装置倾翻。图6示出了根据本发明一个实施例在大风状态下的光伏发电装置120的结构示意图。如图6所示，太阳能板底部为向下凸的填实曲面，遇风可以形成向下的压力差。第一支撑杆的底端与底座之间通过螺栓固定连接，并通过楔块构成自锁结构，使其保持位置稳定，第一支撑杆的最下端连有一长方形铁块与支架组成T形或十字形结构，楔块与第一支撑杆下端的位置关系可以根据环境不同进行适当改变。当风力过大时，风光互补发电装置上方的磁悬浮风力发电机效率会逐步提高，监测模块还可以包括功率传感器，当功率传感器测得的交流电功率达到预设功率值时，控制电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向上移动最顶端，使太阳能板的倾斜角度为第二角度。光伏发电装置会模拟飞机起飞获得升力的方法进行反向运用，当有水平气流流动时，由于太阳能板底部中间为曲面，在空气快速流动时，太阳能板上下面会形成一向下的压力差，产生一个向下的压力，而由于底座楔块的自锁作用，无论多大的向下压力差，都会使会使太阳能板保持稳定，另外中间直杆的下方安有一较重铁块与底座内测顶面接触，可有效防止来自太阳能板竖直向上风的作用，同时底座进行加重处理，使之更加稳固，防止其倾翻，实现防风效果。

风光互补发电装置100可以安装在社区楼宇顶部向光处，图7示出了风光互补发电装置100的安装位置示意图，如图7所示，风光互补发电装置可以安装在楼顶集水装置旁，以便光伏发电装置在雨天或大风状态下的结构可以辅助收集雨水。

图8示出了根据本发明一实施例的风光雨水发电系统300的结构示意图。如图8所示，该系统300可以包括风光互补发电装置100、雨水发电模块310、电路控制模块320、储能模块330。风光互补发电装置100和雨水发电模块310转化的电能经电路控制模块320整流稳压处理后存储在储能模块330中。其中，雨水发电模块310可以安放在楼顶，嵌入楼房之中，鉴于雨水长期存储而产生的雨水腐蚀问题，雨水发电模块可以采用耐腐蚀性的金属材料。图9示出了根据本发明一实施例的雨水发电模块310的结构性示意图。如图9所示，雨水发电模块310可以包括蓄水装置311、控制装置312和水轮发电装置313，蓄水装置311可以包括雨水收集箱400、雨水过滤模块410、蓄水箱420，风光互补发电装置100的太阳能板可以设置在雨水收集箱400的一侧，当太阳能板的倾斜角度为第二角度时，即雨天状态下，将雨水收集到雨水收集箱400中。雨水过滤模块410用于对雨水收集箱400收集的雨水进行过滤和净化。例如，透过表层的过滤网可实现对雨水的过滤，阻挡雨水中体积较大的颗粒物，使雨水得到首次净化。蓄水箱420用于存储净化后的雨水。图10示出了根据本发明一实施例的风光雨水发电系统的安装位置示意图。如图10所示，风光互补发电装置安装在蓄水装置的上部，以便辅助收集雨水，控制装置安装在蓄水装置下部，控制装置312可以包括湿度传感器430、控制器440、继电器450和电磁阀460。风光互补装置中的蓄电池可以对控制装置312供电。湿度传感器430用于监测蓄水箱420中的水位并将水位值传输给控制器440，当水位值达到预定阈值时，控制器440驱动电磁阀460打开使雨水流向水轮发电装置313。由于电磁阀工作电压和电流均不能由单片机直接提供，所以可以通过继电器控制电磁阀的开断。控制器440可以是单片机，单片机控制继电器450给电磁阀460供电，从而控制蓄水箱阀门的开合，确保雨水顺利的沿流通管道流下。电磁阀450可将电能转换为机械能，其线圈缠绕在导电材料上，起到电磁铁的作用。当线圈通电时，根据法拉第定律，载流导体在其周围具有磁场，因为导体是线圈，磁场足够强以磁化材料并产生线性运动。电磁阀的通电与否决定了它打开与否，即水流的落下与否。

在一个优选的实施例中，控制器芯片可以采用STM32F103C8T6，芯片属于Cortex-M3框架，ARM7架构，工作频率72MHz，体积小且功耗低。该主控芯片输出3.3V电压通过光耦隔离驱动5v继电器动作。当单片机接受到来自湿度传感器的模拟值达到一定阈值时，即水位到达一定高度使传感器探头接触到水时，继电器接通从而驱动作为执行器的24V电磁阀，电磁阀打开水流可以落下，到达下游水轮发电装置。电磁阀通电打开、断电关闭，可以将继电器设置成高电平触发，相当于通电打开(接通)断电关闭(断开)，单片机可以通过控制I/O口输出给继电器高电平的时间来控制电磁阀打开的时间。雨水发电模块中的湿度传感器、控制器等可由风光互补装置中的蓄电池供电。

水轮发电装置313包括间隔预定高度的多级水轮机组，每级水轮机组包括至少二个水轮机，该二个水轮机上下间隔排列设置。例如，各级水轮机组可由小型式弗朗西斯水轮机与卡普兰水轮机两种水轮发电机组成。其中卡普兰水轮机为一种转桨式型态的水轮机，其具有可变型态的扇叶，弗朗西斯水轮机是一种有较高的效率和较低的空蚀系数的混流式水轮发电机。将两种水轮机组合使用可以提高运行的稳定性和效率。图11示出了根据本发明一实施例的水轮发电装置313的安装位置示意图。雨水在流出蓄水装置311后，进入水轮发电装置312。水轮发电装置312在针对如何充分利用高楼现存的楼层高度优势和达到更好地发电效果的问题上，采用了比较适合的两种水轮发电机来实现发电技术，以单个小型式弗朗西斯水轮机与单个卡普兰水轮机为一组，采取间隔放置多组的安置形式，卡普兰水轮机与楼顶之间间隔10米，卡普兰水轮机与弗朗西斯水轮机之间间隔20米，架构了多级复合型水轮发电装置，可以根据楼层高度确定水轮机组的数量。此装置既能满足水轮发电机的发电需求，也能很好地充分利用雨水在楼房间隔之间产生的高度差，把重力势能转化成为电能，使发电机最终以电能的形式输出。

E_p电能＝mgΔh*η

式中Δh：楼房间隔高度差(m)、η：机械能转换效率。根据不同楼房的高度、雨水重力势能的损耗以及发电机组的机械效率，合理的调整水轮发电机的数量，把机电转化效率调至最高，使发电机以最大形式的电能产出。

磁悬浮风力发电机和多级水轮发电机产生的电量呈现交变特性，而给电池充电需要稳压直流，故需对其进行整流和稳压。电路控制模块320可以包括整流电路、稳压电路，整流电路用于将风力发电机和雨水发电装置产生的交流电转换为直流电，稳压电路用于使整流后的直流电压和电流保持恒定，以便对储能模块或社区电瓶车、路灯、应急电源等负载进行稳压充电。

储能模块330可以是磷酸铁锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池中任意一种，可以根据实际需求进行改变。在一个优选的实施例中，可以采用磷酸铁锂电池作为该系统的储能电池，磁悬浮风力发电机、太阳能板、水轮机发出的电经变电后储存到锂离子电池中，使其作为充电桩的能量来源，用于社区电瓶车供电。若对安全需求较高，此处的锂离子电池储能电站可以更换成镍氢电池或铅酸电池等储能体系。

锂离子电池能够快速充放电，但同时也会导致电池充电发热等现象的出现，为防止或避免电池过放电、过充电、过温度等异常状况出现、达到能源利用最大化，可以使用锂离子电池管理系统。锂离子电池储能电站电池管理系统可以准确估测荷电状态、进行动态监测、保持电池间均衡等。确保在充放电状态下电池荷电状态均处于合理数值范围内，有助于确保电池的使用安全、延长使用寿命。对锂离子电池整个充放电过程予以全方位监控，实时采集电池组中每块电池的温度、电压、电流以及整个电池产生的总电压等数值。以此作为判断电池运行稳定性、安全性的重要依据，防止电池过放电、过充电等现象的发生。在电池实施充放电时分别将多余电量转移到高容量电芯、低容量电芯。从而确保电池组中各单体电池能够达到一种均衡、一致的充电状态。

为了使雨水资源得到充分利用，风光雨水发电系统300还可以包括雨水利用模块，图12示出了根据本发明一实施例的雨水利用模块的结构性示意图。如图12所示，雨水利用模块可以包括过滤模块、蓄水池、水泵、浇灌模块、消防模块、喷泉模块、车辆清洗模块。经过水轮发电装置后的雨水可以经过滤模块再进行一次过滤，经过滤后，雨水中的异臭、异味大幅度减少，同时明显降低水中含有的Fe、F、As、Hg、Al、CHCl₃、CCl₄等成分。再过滤后的雨水流入蓄水池，可对雨水进行较长时间的储存，同时蓄水池外开四个端口与四个水泵相连，不同水泵对应不同模块，水泵通过利用储存在锂电池中电能抽取蓄水池中的水，为浇灌模块、消防模块、喷泉模块、车辆清洗模块等提供相应的水源，既节省成本又环保节能。

通过本发明方案，风光互补发电装置采用可变式太阳能板，基于杠杆原理、机械锁死结构、自锁原理，能够在不同天气状态下自动调整倾斜角度，实现晴天发电、雨天辅助集雨的功能，且结构稳固不受大风天气的影响。本装置应用到风光雨水发电系统中，可以利用风、光、雨水势能实现全天候互补发电，例如，在雨天状况下可以利用雨水和风力发电，在晴天状况下利用太阳能和风力发电，在白天采用太阳能和风能发电，在黑夜利用风力发电等。本系统充分利用楼层高度优势，采用多级水轮发电装置提高了雨水发电的效率，为系统供电与储电提供了保障，使得系统的适用性加强，大大提高了自然资源的利用率。

本领域那些技术人员应当理解在本文所公开的示例中的设备的模块或单元或组件可以布置在如该实施例中所描述的设备中，或者可替换地可以定位在与该示例中的设备不同的一个或多个设备中。前述示例中的模块可以组合为一个模块或者此外可以分成多个子模块。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。

尽管根据有限数量的实施例描述了本发明，但是受益于上面的描述，本技术领域内的技术人员明白，在由此描述的本发明的范围内，可以设想其它实施例。此外，应当注意，本说明书中使用的语言主要是为了可读性和教导的目的而选择的，而不是为了解释或者限定本发明的主题而选择的。因此，在不偏离所附权利要求书的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。对于本发明的范围，对本发明所做的公开是说明性的，而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书限定。

Claims (10)

1.一种风光互补发电装置，包括风力发电机、光伏发电装置、蓄电池以及支撑机构，所述风力发电机固定在所述支撑机构顶端，所述光伏发电装置设置在所述支撑机构的两侧，所述风力发电机和所述光伏发电装置产生的电能存储在所述蓄电池中，其特征在于，所述光伏发电装置包括太阳能板和固定于太阳能板两侧的支架、第一支撑杆、第二支撑杆和底座，所述支架与太阳能板固定连接，所述支架与所述底座通过第一支撑杆的顶端在第一滑槽中移动而滑动连接，所述支架与所述第二支撑杆通过支架滑块在第二滑槽中移动而滑动连接，所述第一支撑杆和第二支撑杆的底端分别固定在底座上，所述第二支撑杆内部为电缸，以便驱动第二滑槽中的支架滑块上下移动来调整太阳能板的倾斜角度。

2.如权利要求1所述的风光互补发电装置，其特征在于，所述风光互补发电装置还包括监测模块，所述监测模块包括风速传感器、光传感器，所述风速传感器用于监测风速大小，所述光传感器用于监测太阳光照强度，所述蓄电池为所述监测模块和电缸供电，所述电缸根据所述监测模块测得的风速和光照强度控制支架滑块在第二滑槽中的移动方向，当支架滑块向上移动到第二滑槽中最顶端时，第一支撑杆的顶端位于第一滑槽中最右端；当支架滑块向下移动到第二滑槽中最底端时，第一支撑杆的顶端位于第一滑槽中最左端。

3.如权利要求2所述的风光互补发电装置，其特征在于，当光照强度大于第一阈值且风速小于第二阈值时，电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向下移动到最底端，使太阳能板的倾斜角度为第一角度；当光照强度小于第一阈值且风速小于第二阈值时或者当风速大于第三阈值时，电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向上移动最顶端，使太阳能板的倾斜角度为第二角度。

4.如权利要求1所述的风光互补发电装置，其特征在于，所述支架左侧的太阳能板厚度大于支架右侧的太阳能板厚度，以使太阳能板的重心位于所述第一滑槽的中央处，所述太阳能板底部为向下凸的曲面，所述第一支撑杆的底端与所述底座之间通过楔块构成自锁结构。

5.如权利要求1所述的风光互补发电装置，其特征在于，所述风力发电机为磁悬浮风力发电机，用于将风能转换为交流电，所述监测模块还包括功率传感器，当功率传感器测得的交流电功率达到预设功率值时，控制所述电缸驱动第二滑槽中的支架滑块向上移动最顶端，使太阳能板的倾斜角度为第二角度。

6.一种风光雨水发电系统，包括如权利要求1-5任意一项中所述的风光互补发电装置、雨水发电模块、电路控制模块、储能模块，所述风光互补发电装置和雨水发电模块转化的电能经所述电路控制模块整流稳压处理后存储在所述储能模块，其特征在于，所述雨水发电模块包括蓄水装置、控制装置和水轮发电装置，所述风光互补装置中的蓄电池适于对所述控制装置供电，所述水轮发电装置包括间隔预定高度的多级水轮机组，每级水轮机组包括至少二个水轮机，该二个水轮机同一垂直线上下间隔排列设置。

7.如权利要求6所述的风光雨水发电系统，其特征在于，所述蓄水装置包括雨水收集箱、雨水过滤模块、蓄水箱，所述控制装置包括湿度传感器、控制器、继电器和电磁阀，所述雨水过滤模块用于对雨水收集箱收集的雨水进行过滤，所述蓄水箱用于存储过滤后的雨水，所述湿度传感器用于监测蓄水箱中的水位并将水位值传输给所述控制器，当水位值达到预定阈值时，所述控制器控制所述继电器接通，从而驱动所述电磁阀打开使雨水流向水轮发电装置。

8.如权利要求6所述的风光雨水发电系统，其特征在于，所述风光互补发电装置设置在所述雨水收集箱的一侧，当太阳能板的倾斜角度为第二角度时，使雨水收集到雨水收集箱中。

9.如权利要求6所述的风光雨水发电系统，其特征在于，所述电路控制模块包括整流电路、稳压电路，整流电路用于将风力发电机和水轮发电装置产生的交流电转换为直流电，稳压电路用于使整流后的直流电压和电流保持恒定，以便对储能模块或负载进行稳压充电。

10.如权利要求6所述的风光雨水发电系统，其特征在于，所述风光雨水发电系统还包括雨水利用模块，所述雨水利用模块包括过滤模块、浇灌模块、消防模块、喷泉模块、车辆清洗模块中一种或几种。

Images