CN118346518A - 一种太阳能风力发电装置及供电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种太阳能风力发电装置，所述太阳能风力发电装置包括风力发电件和太阳能发电件，其中，风力发电件包括若干个风机叶片，太阳能发电件包括太阳能发电薄膜和蓄电池组，太阳能发电薄膜设有若干个并分别固定在风机叶片上，所有太阳能发电薄膜均电连接于蓄电池组，蓄电池组电连接有DC/AC逆变单元。所述太阳能风力发电装置在风力发电件上设置太阳能发电薄膜，风力发电件在利用风力发电的同时利用太阳能进行发电。不增加额外占地和基础设施，节省投资；太阳能发电件利用风力发电件的输电设备实现电力输出，减少了相关设备的投资，降低了使用成本；有风条件下和/或有光照条件下，所述太阳能风力发电装置均能够进行发电，降低单位成本投入。
Description
技术领域
本发明属于发电设备技术领域，具体涉及一种太阳能风力发电装置及供电系统。
背景技术
发电即利用发电动力装置将水能、化石燃料(煤炭、石油、天然气等)的热能、核能以及太阳能、风能、地热能、海洋能等转换为电能。20世纪末发电多用化石燃料，但化石燃料的资源不多，日渐枯竭，人类已渐渐较多的使用可再生能源(水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等)来发电。
现有技术中，风力发电和光伏发电已经得到了较大的应用，但二者均存在缺陷，风力发电和光伏发电都受到了天气条件的影响，具体来说，风力发电在无风气象条件时不能发电，光伏发电在非晴朗天气条件下发电效率较低。此外，光伏发电占地很大，对生态有一定影响。
发明内容
本发明的目的是提供一种太阳能风力发电装置及供电系统，用以解决现有技术中存在的上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种太阳能风力发电装置，包括风力发电件和太阳能发电件，其中，风力发电件包括若干个风机叶片，太阳能发电件包括太阳能发电薄膜和蓄电池组，太阳能发电薄膜设有若干个并分别固定在风机叶片上，所有太阳能发电薄膜均电连接于蓄电池组，蓄电池组电连接有DC/AC逆变单元。
在一种可能的设计中，风力发电机传动轴、发电机仓和杆塔；
风力发电机传动轴贯穿发电机仓并连接风机叶片，风力发电机传动轴还连接有风力发电机；
杆塔竖直设置，塔杆的下端为固定端，塔杆的上端向上延伸并连接支撑发电机仓；
风力发电机传动轴上设有滑环-碳刷结构并通过滑环-碳刷结构的内环电气连接太阳能发电薄膜，滑环-碳刷结构的外环电气连接蓄电池组。
在一种可能的设计中，滑环-碳刷结构包括内环、外环和碳刷；
内环套接在风力发电机传动轴上并随之转动，且内环设有两个，两个内环沿风力发电机传动轴102轴线间隔设置且与风力发电机传动轴绝缘，内环通过第一导线连接太阳能发电薄膜201；
外环通过固定件固定连接在发电机仓内，外环与内环同心且与固定件绝缘，外环设有两个并与内环对应安装，外环通过第二导线连接蓄电池组；
碳刷设有若干个并通过碳刷盒固定在外环上，每个外环上等间隔设有多个碳刷，碳刷通过第三导线连接于外环；
碳刷的一端设有刷握，刷握一端固定连接外环，刷握另一端滑动设置在碳刷上，碳刷另一端通过弹簧抵接于内环，相应地，碳刷的端部通过弹簧抵压在内环上。
在一种可能的设计中，风机叶片具有相对的两个外表面，其中一者为背向转轴的向光面，另一者为朝向转轴的背光面，太阳能发电薄膜固定在向光面上，第一导线穿过风机叶片并电连接于滑环-碳刷结构，相应地，风机叶片上设有连通向光面与背光面的通孔。
在一种可能的设计中，塔杆与发电机仓的连接处设有转向系统。
在一种可能的设计中，转轴的连接端上设有变桨系统，变桨系统连接风机叶片并用于改变风机叶片的桨距角。
在一种可能的设计中，蓄电池组选用铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池，胶体蓄电池或碱性镍镉蓄电池。
第二方面，本发明提供了一种供电系统，包括所述的太阳能风力发电装置。
有益效果：
所述太阳能风力发电装置及供电系统在风力发电件上设置太阳能发电薄膜，以使风力发电件在利用风力发电的同时利用太阳能进行发电。基于此，不增加额外占地和基础设施，达到了节省投资的目的；太阳能发电件利用风力发电件的输电设备实现电力输出，减少了相关设备的投资，进一步降低了使用成本；有风条件下和/或有光照条件下，所述太阳能风力发电装置均能够进行发电，提高了适用性，有助于提升发电量，降低单位成本投入。
附图说明
图1为一种太阳能风力发电装置的结构示意图。
图2为太阳能发电薄膜与风机叶片的装配示意图。
图3为滑环-碳刷结构的结构示意图。
图中：
100、风力发电件；101、风机叶片；102、风力发电机传动轴；103、发电机仓；104、塔杆；200、太阳能发电件；201、太阳能发电薄膜；202、蓄电池组；203、第一导线；300、滑环-碳刷结构；301、内环；302、外环；303、碳刷；304、刷握；305、第二导线；400、DC/AC逆变单元。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图和实施例或现有技术的描述对本发明作简单地介绍，显而易见地，下面关于附图结构的描述仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。
实施例：
如图1-图3所示，一种太阳能风力发电装置，包括风力发电件100和太阳能发电件200，其中，风力发电件100包括若干个风机叶片101，太阳能发电件200包括太阳能发电薄膜201和蓄电池组202，太阳能发电薄膜201设有若干个并分别固定在风机叶片101上，所有太阳能发电薄膜201均电连接于蓄电池组202，蓄电池组202电连接有DC/AC逆变单元400。
所述太阳能风力发电装置在风力发电件100上设置太阳能发电薄膜201，以使风力发电件100在利用风力发电的同时利用太阳能进行发电。基于此，不增加额外占地和基础设施，达到了节省投资的目的；太阳能发电件200利用风力发电件100的输电设备实现电力输出，减少了相关设备的投资，进一步降低了使用成本；有风条件下和/或有光照条件下，所述太阳能风力发电装置均能够进行发电，提高了适用性，有助于提升发电量，降低单位成本投入。
此外，太阳能发电薄膜201为柔性膜，柔性膜具有良好的变形能力，且安装方便，以使太阳能发电薄膜201紧密贴合在风机叶片101上，旋转时不易脱落，保证人员和设备的安全。同时，太阳能发电薄膜201贴合性好，不会影响风机叶片101的气动外形，保证风力发电件100的发电效率。此外，太阳能发电薄膜201具有重量轻的优点，不会影响风机叶片101的稳定性，保证风力发电件100的运行稳定。
工作时，有风条件下启动风力发电件100即可；有光照条件下启动太阳能发电件200；或者，有风且有光照条件下，同时启动风力发电件100和太阳能发电件200。通过DC/AC逆变单元400将直流电变为交流电，以便于使用。
在本实施例中，风力发电件100包括转轴102、发电机仓103和塔杆104；
风力发电机传动轴102贯穿发电机仓103并连接风机叶片101，风力发电机传动轴102还连接有风力发电机；
杆塔104竖直设置，塔杆104的下端为固定端，塔杆104的上端向上延伸并连接支撑发电机仓103；
风力发电机传动轴102上设有滑环-碳刷结构300并通过滑环-碳刷结构300的内环301电气连接太阳能发电薄膜201，滑环-碳刷结构300的外环302电气连接蓄电池组202。
基于上述设计方案，太阳能发电薄膜201所吸收的太阳能经转轴102、风机叶片101传递至滑环-碳刷结构300，进而实现发电。塔杆104一方面支撑转轴102，另一方面也抬高了太阳能发电薄膜201的高度，使得太阳能发电薄膜201获得高度优势，太阳能发电薄膜201获取充足的光照，进而提高太阳能发电件200的发电量。利用滑环-碳刷结构300将太阳能发电薄膜201所产生的电能传输至蓄电池组202，达到简化结构的目的，有助于降低使用过程中的维护成本。
在一种可能的实现方式中，滑环-碳刷结构300包括内环301、外环302和碳刷303；
内环301套接在风力发电机传动轴102上并随之转动，且内环301设有两个，两个内环301沿风力发电机传动轴102轴线间隔设置且与风力发电机传动轴102绝缘，内环301通过第一导线203连接太阳能发电薄膜201；
外环302通过固定件固定连接在发电机仓103内，外环302与内环301同心且与固定件绝缘，外环302设有两个并与内环301对应安装，外环302通过第二导线305连接蓄电池组202；
碳刷303设有若干个并通过碳刷盒固定在外环302上，每个外环302上等间隔设有多个碳刷303，碳刷303通过第三导线连接于外环302；
碳刷303的一端设有刷握304，刷握304一端固定连接外环302，刷握304另一端滑动设置在碳刷303上，碳刷303另一端通过弹簧抵接于内环301，相应地，碳刷303的端部通过弹簧抵压在内环301上。
基于上述设计方案，风力发电机传动轴102带动内环301转动，内环301与外环302之间出现相对运动，太阳能发电薄膜201产生的电能作为励磁电流通过碳刷303而加到转动的内环301上，旋转轴301上的静电荷经碳刷303引入大地，进而形成向外输出的输出电流，输出电流输出至蓄电池组202或直接输出至输电网中，其中，蓄电池组202用于电能的存储。
进一步，设置多个外环302，每个外环302上均设有多个碳刷303，有助于提高发电效率。容易理解的，固定件可以可以构造为任意合适的结构，在此不再赘述。
在一种可能的实现方式中，风机叶片101具有相对的两个外表面，其中一者为背向转轴102的向光面，另一者为朝向转轴102的背光面，太阳能发电薄膜201固定在向光面上，第一导线203穿过风机叶片101并电连接于滑环-碳刷结构300，相应地，风机叶片101上设有连通向光面与背光面的通孔。
基于上述设计方案，风机叶片101的向光面光照条件更好，故在向光面上布设太阳能发电薄膜201，以提高太阳能发电件200的发电效率。容易理解的，风机叶片101的背光面也可以考虑设置太阳能发电薄膜201。
在一种可能的实现方式中，塔杆104与发电机仓103的连接处设有转向系统。基于上述设计方案，通过转向系统转轴102的朝向，进而调整风机叶片101的朝向，以适应灵活多变的风向。
在一种可能的实现方式中，转轴102的连接端上设有变桨系统，变桨系统连接风机叶片101并用于改变风机叶片101的桨距角。基于上述设计方案，变桨系统用于调整风机叶片101的桨距角，进而使风机叶片101在不同风速时处于最佳的吸收风能的状态，当风速超过切出风速时，使风机叶片101顺桨刹车。
容易理解的，转向系统和变桨系统分别选用任意合适的现有系统，本发明对此并不作任何限制。
在一种可能的实现方式中，蓄电池组202选用铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池，胶体蓄电池或碱性镍镉蓄电池。基于上述设计方案，蓄电池组202可以选用任意合适的市售蓄电池组成，选择范围广，实用性好。
本实施例在所述太阳能风力发电装置的基础上，介绍一种供电系统，所述供电系统包括所述的太阳能风力发电装置。基于此，所述供电系统可以根据实际使用的条件，进一步增加所需的功能模块，以提高适用性，满足不同的使用需求。容易理解的，所述功能模块均选用任意合适的市售设备，在此不再赘述。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种太阳能风力发电装置，其特征在于，包括风力发电件(100)和太阳能发电件(200)，其中，风力发电件(100)包括若干个风机叶片(101)，太阳能发电件(200)包括太阳能发电薄膜(201)和蓄电池组(202)，太阳能发电薄膜(201)设有若干个并分别固定在风机叶片(101)上，所有太阳能发电薄膜(201)均电连接于蓄电池组(202)，蓄电池组(202)电连接有DC/AC逆变单元(400)。
2.根据权利要求1所述的太阳能风力发电装置，其特征在于，风力发电件(100)包括风力发电机传动轴(102)、发电机仓(103)和杆塔(104)；
风力发电机传动轴(102)贯穿发电机仓(103)并连接风机叶片(101)，风力发电机传动轴(102)还连接有风力发电机；
杆塔(104)竖直设置，塔杆(104)的下端为固定端，塔杆(104)的上端向上延伸并连接支撑发电机仓(103)；
风力发电机传动轴(102)上设有滑环-碳刷结构(300)并通过滑环-碳刷结构(300)的内环(301)电气连接太阳能发电薄膜(201)，滑环-碳刷结构(300)的外环(302)电气连接蓄电池组(202)。
3.根据权利要求2所述的太阳能风力发电装置，其特征在于，滑环-碳刷结构(300)包括内环(301)、外环(302)和碳刷(303)；
内环(301)套接在风力发电机传动轴(102)上并随之转动，且内环(301)设有两个，两个内环(301)沿风力发电机传动轴(102)轴线间隔设置且与风力发电机传动轴(102)绝缘，内环(301)通过第一导线(203)连接太阳能发电薄膜(201)；
外环(302)通过固定件固定连接在发电机仓(103)内，外环(302)与内环(301)同心且与固定件绝缘，外环(302)设有两个并与内环(301)对应安装，外环(302)通过第二导线(305)连接蓄电池组(202)；
碳刷(303)设有若干个并通过碳刷盒固定在外环(302)上，每个外环(302)上等间隔设有多个碳刷(303)，碳刷(303)通过第三导线连接于外环(302)；
碳刷(303)的一端设有刷握(304)，刷握(304)一端固定连接外环(302)，刷握(304)另一端滑动设置在碳刷(303)上，碳刷(303)另一端通过弹簧抵接于内环(301)，相应地，碳刷(303)的端部通过弹簧抵压在内环(301)上。
4.根据权利要求2所述的太阳能风力发电装置，其特征在于，风机叶片(101)具有相对的两个外表面，其中一者为背向转轴(102)的向光面，另一者为朝向转轴(102)的背光面，太阳能发电薄膜(201)固定在向光面上，第一导线(203)穿过风机叶片(101)并电连接于滑环-碳刷结构(300)，相应地，风机叶片(101)上设有连通向光面与背光面的通孔。
5.根据权利要求2所述的太阳能风力发电装置，其特征在于，塔杆(104)与发电机仓(103)的连接处设有转向系统。
6.根据权利要求2所述的太阳能风力发电装置，其特征在于，转轴(102)的连接端上设有变桨系统，变桨系统连接风机叶片(101)并用于改变风机叶片(101)的桨距角。
7.根据权利要求1所述的太阳能风力发电装置，其特征在于，蓄电池组(202)选用铅酸免维护蓄电池、普通铅酸蓄电池，胶体蓄电池或碱性镍镉蓄电池。
8.一种供电系统，其特征在于，包括权利要求1-7中任一项所述的太阳能风力发电装置。
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN118346518A true CN118346518A (zh) | 2024-07-16 |
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