CN114278499B - 风力发电与光伏发电一体化装置 - Google Patents

风力发电与光伏发电一体化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种风力发电与光伏发电一体化装置，包括：传动机构，包括沿竖直方向设置的传动杆和固接在传动杆上的圆盘；多组叶片组件，每组叶片组件均包括支架和固定到支架上的风电叶片，支架连接至圆盘上；风力发电机，传动杆的下端与风力发电机连接；轴承组件，其包括第一和第二轴承、固定柱和一端可旋转地固定到第二轴承中的支撑柱，传动杆的上端可旋转地固定到第一轴承中；第一光伏太阳能组件，其固定在支撑柱的上端；蓄能装置，其与第一光伏太阳能组件和风力发电机电各自分别电连接。本发明既可在有风条件下通过风电叶片发电，又能利用太阳能产生光伏发电，有效利用了风力资源和光能，提高了清洁能源的产生效率。

Description

风力发电与光伏发电一体化装置
技术领域
本发明属于光伏技术和风电技术领域，涉及一种风力发电与光伏发电一体化装置。
背景技术
光伏太阳能发电技术的发展利用，是发展战略性新兴产业的重要内容。风能作为一种清洁的可再生能源，也越来越受到世界各国的重视。我国风能资源丰富，城市中也建设有很多小型风车发电机，以就近为城市生活提供能源补充。目前的城市风力发电设备多采用单一风力发电，在风力较弱时风力发电设备转速很慢或停止发电，造成了设备的浪费，若将其与光伏太阳能发电设备结合，将能进一步提供清洁能源利用率。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种风力发电与光伏发电一体化装置。
为此，本发明提供的技术方案为：
一种风力发电与光伏发电一体化装置，包括：
传动机构，其包括沿竖直方向设置的传动杆和固接在所述传动杆上的圆盘，所述圆盘沿水平方向设置，所述传动杆的上端穿过所述圆盘；
多组叶片组件，每组所述叶片组件均包括一支架和一固定到所述支架一端的风电叶片，所述支架的另一端水平连接至所述圆盘上，多个所述风电叶片在所述圆盘上均匀间隔设置；
风力发电机，其固定在所述传动机构的下方，所述传动杆的下端与所述风力发电机连接并带动所述风力发电机旋转并产生电能；
轴承组件，其包括固定柱、支撑柱和第一轴承、第二轴承，其中，所述第一轴承和第二轴承沿竖直方向由下至上分别固定在所述固定柱上，所述支撑柱的下端可旋转地固定到所述第二轴承中，而所述传动杆的上端可旋转地固定到所述第一轴承中；
第一光伏太阳能组件，其固定在所述支撑柱的上端，且位于所述叶片组件的上方；
蓄能装置，其固定在所述传动机构的下方，所述蓄能装置与所述第一光伏太阳能组件和风力发电机电各自分别电连接。
优选的是，所述的风力发电与光伏发电一体化装置，还包括：
其与所述支撑柱连接，驱动所述支撑柱带动所述第一光伏太阳能组件旋转，所述驱动装置与所述蓄能装置连接。
优选的是，所述的风力发电与光伏发电一体化装置中，所述第一光伏太阳能组件包括：
若干个光伏电池串组，所述若干个光伏电池串组串联连接，且每个光伏电池串组包括两个并联连接的光伏电池串；
若干个电子开关，所述若干个电子开关与所述若干个光伏电池串组一一对应设置，且每个所述光伏电池串组与一个电子开关并联连接。
优选的是，所述的风力发电与光伏发电一体化装置中，还包括：
第二光伏太阳能组件，其固定在所述风电叶片的外侧或内侧，所述第二光伏太阳能组件也连接至所述蓄能装置。
优选的是，所述的风力发电与光伏发电一体化装置中，所述第二光伏太阳能组件为柔性太阳能薄膜组件，且与所述风电叶片的形状匹配设置。
优选的是，所述的风力发电与光伏发电一体化装置中，所述第一光伏太阳能组件与水平面呈15°～45°的方向固定到所述支撑柱的上方。
优选的是，所述的风力发电与光伏发电一体化装置中，所述蓄能装置通过整流器与所述风力发电机的电能输出端电连接。
本发明至少包括以下有益效果：
本发明的风电叶片在风力的吹动下发生转动，进一步带动传动机构旋转并将旋转传导到风力发电机，从而产生电能，本发明的叶片组件设置为垂直轴风力发电，能够在风力较弱时就发生旋转，更有效地利用风能，同时在传动机构上方设置第一光伏太阳能组件，并使其位于传动机构的上方，并且，通过轴承组件将第一光伏太阳能组件固定在支撑柱的上方，因此，传动机构在转动时，第一光伏太阳能组件可保持稳定，从而保持第一光伏太阳能组件的稳定性，避免其受到传动机构的传动影响。同时，本发明中，第一光伏太阳能组件的存在并不影响叶片组件的转动，本发明既可在有风条件下通过风电叶片发电，又能利用太阳能产生光伏发电，有效的利用了风力资源和光能，提高了清洁能源的产生效率。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明其中一种技术方案中的风力发电与光伏发电一体化装置的结构示意图。
图2为本发明其中一种技术方案中的风力发电与光伏发电一体化装置的结构示意图。
图3为本发明其中一种技术方案中的风力发电与光伏发电一体化装置的结构原理框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
如图1所示，本发明提供一种风力发电与光伏发电一体化装置，包括：
传动机构，其包括沿竖直方向设置的传动杆1和固接在所述传动杆1上的圆盘2，所述圆盘2沿水平方向设置；
多组叶片组件，每组所述叶片组件均包括一支架和一固定到所述支架一端的风电叶片3，所述支架的另一端水平连接至所述圆盘2上，多个所述风电叶片3在所述圆盘2上均匀间隔设置，所述风电叶片3可大致沿竖直方向或水平方向设置；所述风电叶片3可以为叶型、水滴型、弧形或者长方形。
风力发电机7，其固定在所述传动机构的下方，所述传动杆1的下端与所述风力发电机7连接并带动所述风力发电机7旋转并产生电能；
轴承组件，其包括固定柱、支撑柱和第一轴承4、第二轴承5，其中，所述第一轴承4和第二轴承5沿竖直方向由下至上分别固定在所述固定柱上，所述支撑柱的下端可旋转地固定到所述第二轴承中，而所述传动杆的上端可旋转地固定到所述第一轴承中；
第一光伏太阳能组件6，其固定在所述支撑柱的上端，且位于所述叶片组件的上方；
蓄能装置8，其固定在所述传动机构的下方，所述蓄能装置8与所述第一光伏太阳能组件6和风力发电机7电各自分别电连接。
本发明的风电叶片3在风力的吹动下发生转动，进一步带动传动机构旋转并将旋转传导到风力发电机7，从而产生电能，本发明的叶片组件设置为垂直轴风力发电，能够在风力较弱时就发生旋转，更有效地利用风能，同时在传动机构上方设置第一光伏太阳能组件6，并使其位于传动机构的上方，并且，通过轴承组件将第一光伏太阳能组件6固定在叶片组件的上方，因此，传动机构在转动时，第一光伏太阳能组件6可保持稳定，从而保持第一光伏太阳能组件6的稳定性，避免其受到传动机构的传动影响。同时，本发明中，第一光伏太阳能组件6的存在并不影响叶片组件的转动，本发明既可在有风条件下通过风电叶片3发电，又能利用太阳能产生光伏发电，有效的利用了风力资源和光能，提高了清洁能源的产生效率。
在上述方案中，作为优选，还包括：
驱动装置，其与所述支撑柱连接，驱动所述支撑柱带动所述第一光伏太阳能组件6旋转，所述驱动装置与所述蓄能装置8连接。
该驱动装置由本发明的蓄能装置8提供电源，可根据实际需求，在太阳移动时，将支撑柱旋转，从而能够使得第一光伏太阳能组件6一直受到太阳的直射，尽可能多地利用太阳能，并转化能电能。
在上述方案中，作为优选，该风力发电与光伏发电一体化装置还包括：
位移传感器，其设置在所述第一光伏太阳能组件6的边缘；
控制器，其与所述位移传感器和所述驱动装置分别通讯连接。控制器可根据接受到的位移传感器接受到的第一光伏太阳能组件6的位置信息、预存或检测到的太阳的位置信息，控制驱动装置旋转，从而将第一光伏太阳能组件6旋转到能够尽可能全部接收到太阳光照射的位置。
当光伏太阳能组件的光伏电池串中的光伏电池被遮挡、不能接受到太阳光时，被遮挡的光伏电池所在的光伏电池串不仅对外不输出电量，并且，还会消耗其它电池的能量，导致其自身产生热斑，易于损坏，因此，本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述第一光伏太阳能组件6包括：
若干个光伏电池串组，所述若干个光伏电池串组串联连接，且每个光伏电池串组包括两个并联连接的光伏电池串；
若干个电子开关，所述若干个电子开关与所述若干个光伏电池串组一一对应设置，且每个所述光伏电池串组与一个电子开关并联连接。所述电子开关可采用继电器或三极管等。
当其中一个光伏电池串上的光伏电池被遮挡不能利用太阳能时，同一个光伏电池串组中，与其并联的另一个光伏电池串还能继续工作，减少了其对其他光伏电池串组的影响。
作为优选，控制器与所述若干个电子开关通讯连接，由于某个光伏电池被遮挡，其所在的光伏电池串组的电能输出变小，当控制器检测到其中一个光伏电池串组的电能输出变小时，可通过控制电子开关关闭从而将该光伏电池串组短路，一是避免其自身光伏电池产生光斑，二是减少对其他光伏电池串组的影响，起到保护光伏组件的作用。
如图2和图3所示，本发明的其中一些技术方案中，作为优选，还包括：
第二光伏太阳能组件9，其固定在所述风电叶片3的外侧或内侧，所述第二光伏太阳能组件9也连接至所述蓄能装置8。进一步尽可能多地利用太阳能。
在上述方案中，作为优选，所述第二光伏太阳能组件9为柔性太阳能薄膜组件，且与所述风电叶片3的形状匹配设置。该柔性太阳能薄膜组件可依据风电叶片3的外形进行剪裁，使其更加贴合。
本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述第一光伏太阳能组件6与水平面呈15°～45°的方向固定到所述支撑柱的上方。使其利于最大面积的接收到太阳的照射。
本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述蓄能装置8通过整流器与所述风力发电机7的电能输出端电连接。
本发明的其中一种技术方案中，作为优选，所述风电叶片3的表面涂覆有二氧化钛层；
所述第一光伏太阳能组件6和第二光伏太阳能组件9的表面也涂覆有二氧化钛层。便于设备自身的自清洁，保持表面干净，避免灰尘等的影响。
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，现提供如下的实施例进行说明：
一种风力发电与光伏发电一体化装置，包括：
传动机构，其包括沿竖直方向设置的传动杆1和固接在所述传动杆1上的圆盘2，所述圆盘2沿水平方向设置，所述传动杆1的上端穿过所述圆盘2；
多组叶片组件，每组所述叶片组件均包括一支架和一固定到所述支架一端的风电叶片3，所述支架的另一端水平连接至所述圆盘2上，多个所述风电叶片3在所述圆盘2上均匀间隔设置，所述风电叶片3大致沿竖直方向设置；
风力发电机7，其固定在所述传动机构的下方，所述传动杆1的下端与所述风力发电机7连接并带动所述风力发电机7旋转并产生电能；
轴承组件，其包括固定柱、支撑柱和第一轴承4、第二轴承5，其中，所述第一轴承4和第二轴承5沿竖直方向由下至上分别固定在所述固定柱上，所述支撑柱的下端可旋转地固定到所述第二轴承5中，而所述传动杆的上端可旋转地固定到所述第一轴承4中；
第一光伏太阳能组件6，其固定在所述支撑柱的上端，且位于所述叶片组件的上方；所述第一光伏太阳能组件6包括：
若干个光伏电池串组，所述若干个光伏电池串组串联连接，且每个光伏电池串组包括两个并联连接的光伏电池串；
若干个电子开关，所述若干个电子开关与所述若干个光伏电池串组一一对应设置，且每个所述光伏电池串组与一个电子开关并联连接。
所述第一光伏太阳能组件6与水平面呈15°～45°的方向固定到所述支撑柱的上方。
蓄能装置8，其固定在所述传动机构的下方，所述蓄能装置8与所述第一光伏太阳能组件6和风力发电机7电各自分别电连接。所述蓄能装置8通过整流器与所述风力发电机7的电能输出端电连接。
驱动装置，其与所述支撑柱连接，驱动所述支撑柱带动所述第一光伏太阳能组件6旋转，所述驱动装置与所述蓄能装置8连接。
第二光伏太阳能组件9，其固定在所述风电叶片3的外侧或内侧，所述第二光伏太阳能组件9也连接至所述蓄能装置8。所述第二光伏太阳能组件9为柔性太阳能薄膜组件，且与所述风电叶片3的形状匹配设置。
位移传感器，其设置在所述第一光伏太阳能组件6的边缘；
控制器，其与所述位移传感器和所述驱动装置分别通讯连接。控制器可根据接受到的位移传感器接受到的第一光伏太阳能组件6的位置信息、预存或检测到的太阳的位置信息，控制驱动装置旋转，从而将第一光伏太阳能组件6旋转到能够尽可能全部接收到太阳光照射的位置。
控制器与所述若干个电子开关通讯连接，当控制器检测到其中一个光伏电池串组的电能输出变小时，可通过控制电子开关关闭从而将该光伏电池串组短路。
这里说明的模块数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的风力发电与光伏发电一体化装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (3)

1.一种风力发电与光伏发电一体化装置，其特征在于，所述风力发电与光伏发电一体化装置包括传动机构、多组叶片组件、风力发电机、轴承组件，第一光伏太阳能组件、蓄能装置、第二光伏太阳能组件和控制器，
其中，所述传动机构，其包括沿竖直方向设置的传动杆和固接在所述传动杆上的圆盘，所述圆盘沿水平方向设置，所述传动杆的上端穿过所述圆盘；
所述多组叶片组件，每组叶片组件均包括一支架和一固定到所述支架一端的风电叶片，所述支架的另一端水平连接至所述圆盘上，多个所述风电叶片在所述圆盘上均匀间隔设置；
所述风力发电机，其固定在所述传动机构的下方，所述传动杆的下端与所述风力发电机连接并带动所述风力发电机旋转并产生电能；
所述轴承组件，其包括固定柱、支撑柱和第一轴承、第二轴承，其中，所述第一轴承和第二轴承沿竖直方向由下至上分别固定在所述固定柱上，所述支撑柱的下端可旋转地固定到所述第二轴承中，而所述传动杆的上端可旋转地固定到所述第一轴承中；
所述第一光伏太阳能组件，其固定在所述支撑柱的上端，且位于所述叶片组件的上方，所述第一光伏太阳能组件包括：
若干个光伏电池串组，所述若干个光伏电池串组串联连接，且每个光伏电池串组包括两个并联连接的光伏电池串；
若干个电子开关，所述若干个电子开关与所述若干个光伏电池串组一一对应设置，且每个所述光伏电池串组与一个电子开关并联连接；
控制器与所述若干个电子开关通讯连接，由于某个光伏电池被遮挡，其所在的光伏电池串组的电能输出变小，当控制器检测到其中一个光伏电池串组的电能输出变小时，可通过控制电子开关关闭从而将该光伏电池串组短路；
所述蓄能装置，其固定在所述传动机构的下方，所述蓄能装置与所述第一光伏太阳能组件和风力发电机电各自分别电连接，所述蓄能装置通过整流器与所述风力发电机的电能输出端电连接；
所述第二光伏太阳能组件，其固定在所述风电叶片的外侧或内侧，所述第二光伏太阳能组件也连接至所述蓄能装置，所述第二光伏太阳能组件为柔性太阳能薄膜组件，且与所述风电叶片的形状匹配设置。
2.如权利要求1所述的风力发电与光伏发电一体化装置，其特征在于，还包括：
驱动装置，其与所述支撑柱连接，驱动所述支撑柱带动所述第一光伏太阳能组件旋转，所述驱动装置与所述蓄能装置连接。
3.如权利要求1所述的风力发电与光伏发电一体化装置，其特征在于，所述第一光伏太阳能组件与水平面呈15°~45°的方向固定到所述支撑柱的上方。
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