CN202757040U - 光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置，属于新能源应用技术领域。古代人在山崖上的石窟中描绘壁画的展厅已经成为现代人的旅游胜地，石窟远离城市，缺少供电照明。太阳光照射安装在石窟上方的太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、接着输入汇流器；在石窟的上方安装风力发电机，风力吹动叶片旋转、带动风力发电机产生电流，电流通过导电线输入风电控制器进行调整、接着输入汇流器。两股电流汇合后，从汇流器输出的电流通过导电线输入安装在壁画展厅中的LED照明灯，在LED照明灯内电能转换成光能，照亮壁画展厅内的壁画。当开关开启接通电路时，从汇流器输出的电流通过导电线输入储能电池储存。

Description

光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置

技术领域

本实用新型涉及光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置，属于新能源应用技术领域。

背景技术

中国甘肃省酒泉市的敦煌壁画是敦煌艺术的主要组成部分，规模巨大，技艺精湛。公元366年，古代人开始开凿敦煌莫高窟，此后1600多年间，包括敦煌莫高窟、西千佛洞、安西榆林窟的石窟群逐步形成，石窟内有壁画五万多平方米，1987年，莫高窟被联合国教科文组织列为世界文化遗产，每年有60万游客参观敦煌壁画，洞窟里有婀娜多姿的飞天壁画，展示了中国古代人对仙女飞天的梦想。2012年6月18日，中国首位飞天的女航天员刘洋从神舟九号飞船进入天宫一号目标飞行器，完成了中国仙女飞天的梦想，人们送给刘洋的礼品中，就有敦煌壁画中的飞天画像。

敦煌壁画采用的大部分颜料大多是矿物制的，有一部分是从西域运来的，所以现存的西夏时壁画的颜色都特蓝特绿，那是用蓝绿宝石研制的，历时多年不会变色。由于敦煌壁画远离城市，洞窟内供电照明困难，采用柴油机自发电、供电，其排放出的二氧化碳加上60万游客呼出的大量二氧化碳会对壁画造成损害。

敦煌莫高窟所在地光照充足，全年日照时数3246.7小时，太阳能资源丰富，全年平均风速4米，风能资源也很丰富。目前，当地还没有充分利用风能、太阳能资源发电，来对千年壁画进行更好的保护。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置。

2012年6月，国家能源局下发“国家能源局关于鼓励和引导民间资本进一步扩大能源领域投资的实施意见”，国家鼓励民间资本参加电力建设，继续支持民间资本全面进入能源和再生能源产业，鼓励民间资本扩大风能、太阳能、地热能、生物质能领域投资。敦煌莫高窟有丰富的太阳能资源，全年日照时数3246.7小时，比起广州地区的全年日照时数1804.9小时要多得多，属于太阳能丰富地区。在这一地区建设太阳能光伏发电站，其发电效率要高得多。一般在全年日照时数达到2000小时的地区建设光伏电站，就能取得比较好的社会效益和经济效益，在全年日照时数大于3000小时的地区建设光伏电站，就能取得更加好一些的社会效益和经济效益。近年来，小型风力发电机的技术进步很快，当风速为1.5米时，采用“磁悬浮+滚珠轴承”技术的小型风力发电机的叶片在微风吹动下快速旋、就能带动直流风力发电机产生电流，敦煌地区常年平均风速为每秒4米，经常出现风速为每秒8米的大风，这样大的风力完全可以驱动小型直流风力发电机或中型风力发电机的运转，敦煌地区离沙漠不远，是一个多风地区，完全适合风力发电。敦煌地区有如此巨量的太阳能资源和风能资源，在山崖上大搞太阳能发电和风力发电，并实行光伏发电与风电互补，其产生的电力完全能满足敦煌石窟内采用清洁能源电力均衡照明，向全部敦煌壁画提供适度的电力照明，使广大游客进入石窟后既能看清楚壁上的画，也能看清楚脚下的路，进一步满足游客的需求，提高旅游服务的质量。

太阳能给传统的灯具光源供电并不经济，传统的灯具功效比较大，人类开发的固体光源LED功耗低、寿命长、光效高、反应速度快，太阳能发电与风力发电互补与LED照明结合的方案最适合解决敦煌地区552个石窟和5万多平方米历代壁画的照明问题。LED照明灯光线柔和，不会伤害壁画。

随着全世界节能减排的呼声越来越高，中国的新能源企业如雨后春笋般成长，以现有的技术，中国的企业有能力到敦煌莫高窟的山顶和山坡上安装太阳能发电设备和风力发电设备，大搞清洁能源发电，并将电力按照大小不同的石窟的用电量配送到各个石窟，让每个石窟里日日夜夜照射出明亮的光芒，照亮全部五万多平方米壁画，让敦煌地区大放光彩。在交通不便的偏远地区发展太阳能发电和风力发电产业，更要考虑到电力能派上什么用途？能够取得多大的经济收益？需要用多长时间收回太阳能发电设备和风力发电设备的投资成本？敦煌地区的优势就是敦煌壁画的文化价值高，素有“东方艺术明珠”之称，是发展文化产业的好地方，在敦煌地区将太阳能发电、风力发电新能源产业和敦煌壁画文化产业融合在一起发展，可以起到很好的示范作用，也能取得好的社会效益和经济效益。

为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

由太阳能电池1、光伏支柱2、导电线3、光伏控制器4、汇流器5、储能电池6、开关7、叶片8、直流风力发电机9、风电支柱10、风电控制器11、LED照明灯12、壁画13、山崖14、石窟15共同组成光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置；

在山崖14的石窟15的上方安装光伏支柱2、导电线3、光伏控制器4,在光伏支柱2的顶端安装太阳能电池1；在山崖14的石窟15的上方安装风电支柱10、导电线3、风电控制器11，在风电支柱10的上方安装叶片8、直流风力发电机9，在山崖14的石窟15的内部安装汇流器5、导电线3、开关7、储能电池6、LED照明灯12，在石窟15的内壁上描绘有壁画13；

太阳能电池1通过导电线3与光伏控制器4连接，光伏控制器4通过导电线3与汇流器5连接；直流风力发电机9通过导电线3与风电控制器11连接，风电控制器11通过导电线3与汇流器5连接，汇流器5通过导电线3与LED照明灯12连接，汇流器5通过导电线3与开关7连接，开关7通过导电线3与储能电池6连接。

太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。

储能电池6是铅酸电池或镉-镍电池或氢-镍电池或金属氢化物-镍电池或固体电解质电池或锂离子电池。

LED照明灯12是2只—20000只功率为0.1W—10W的LED照明灯。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

古代人在山崖上的石窟中描绘壁画的展厅已经成为现代人的旅游胜地，石窟远离城市，缺少供电照明。太阳光照射安装在石窟上方的太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、接着输入汇流器；在石窟的上方安装风力发电机，风力吹动叶片旋转、带动风力发电机产生电流，电流通过导电线输入风电控制器进行调整、接着输入汇流器。两股电流汇合后，从汇流器输出的电流通过导电线输入安装在壁画展厅中的LED照明灯，在LED照明灯内电能转换成光能，照亮壁画展厅内的壁画。当开关开启接通电路时，从汇流器输出的电流通过导电线输入储能电池储存。

下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述：

由太阳能电池1、光伏支柱2、导电线3、光伏控制器4、汇流器5、储能电池6、开关7、叶片8、直流风力发电机9、风电支柱10、风电控制器11、LED照明灯12、壁画13、山崖14、石窟15共同组成光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置；

在山崖14的石窟15的上方安装光伏支柱2、导电线3、光伏控制器4,在光伏支柱2的顶端安装太阳能电池1；在山崖14的石窟15的上方安装风电支柱10、导电线3、风电控制器11，在风电支柱10的上方安装叶片8、直流风力发电机9，在山崖14的石窟15的内部安装汇流器5、导电线3、开关7、储能电池6、LED照明灯12，在石窟15的内壁上描绘有壁画13；

太阳能电池1通过导电线3与光伏控制器4连接，光伏控制器4通过导电线3与汇流器5连接；直流风力发电机9通过导电线3与风电控制器11连接，风电控制器11通过导电线3与汇流器5连接，汇流器5通过导电线3与LED照明灯12连接，汇流器5通过导电线3与开关7连接，开关7通过导电线3与储能电池6连接。

太阳能电池1是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。

储能电池6是铅酸电池或镉-镍电池或氢-镍电池或金属氢化物-镍电池或固体电解质电池或锂离子电池。

LED照明灯12是2只—20000只功率为0.1W—10W的LED照明灯。

太阳能发电、风力发电新能源产业和文化产业都是当前鼓励发展的产业，新能源产业和文化产业的融合更是新的经济增长点。敦煌莫高窟处在大漠腹地，八面来风，莫高窟断崖顶部的戈壁上分布着无数沙丘，西侧相距一千米便是由沙漠形成的鸣沙山，鸣沙山的年平均风速大约是每秒4米，以春秋两季的西风、西北风、西南风为多，由于风力具有季节性，所以风力发电必须与太阳能发电相互补充，才能确保向各个石窟内的LED照明系统提供稳定的电力供应，加上电路中的开关和储能电池的调节，能在全年保障向敦煌各个石窟日夜提供照明用电，有效照亮全部五万多平方米壁画。敦煌市充足的太阳光照射安装在莫高窟山顶和山坡上的太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、接着输入汇流器；从鸣沙山吹向莫高窟的风力吹动叶片快速旋转、带动直流风力发电机产生电流，电流通过导电线输入风电控制器进行调整、接着通过导电线输入汇流器；两股电流汇合后，从汇流器输出的电流输入各个石窟中的2只—20000只不等的、功率分别为0.1W—10W的LED照明灯照亮各个石窟中的壁画和参观道路，亮化全部壁画展厅。

现举出实施例如下：

实施例一：

古代人在山崖上的石窟中描绘壁画的展厅已经成为现代人的旅游胜地，石窟远离城市，缺少供电照明。太阳光照射安装在石窟上方的单晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、接着输入汇流器；在石窟的上方安装垂直轴式直流风力发电机，风力吹动叶片旋转、带动垂直轴式直流风力发电机产生电流，电流通过导电线输入风电控制器进行调整、接着输入汇流器。两股电流汇合后，从汇流器输出的电流通过导电线输入安装在壁画展厅中的288只、功率为1W的LED照明灯，在LED照明灯内电能转换成光能，照亮壁画展厅内的壁画。当开关开启接通电路时，从汇流器输出的电流通过导电线输入金属氢化物-镍电池储存电能。

实施例二：

古代人在山崖上的石窟中描绘壁画的展厅已经成为现代人的旅游胜地，石窟远离城市，缺少供电照明。太阳光照射安装在石窟上方的多晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、接着输入汇流器；在石窟的上方安装水平轴式直流风力发电机，风力吹动叶片旋转、带动水平轴式直流风力发电机产生电流，电流通过导电线输入风电控制器进行调整、接着输入汇流器。两股电流汇合后，从汇流器输出的电流通过导电线输入安装在壁画展厅中的766只、功率为0.5W的LED照明灯，在LED照明灯内电能转换成光能，照亮壁画展厅内的壁画。当开关开启接通电路时，从汇流器输出的电流通过导电线输入锂离子电池储存电能。

Claims (4)

1.光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置，其特征是，由太阳能电池（1）、光伏支柱（2）、导电线（3）、光伏控制器（4）、汇流器（5）、储能电池（6）、开关（7）、叶片（8）、直流风力发电机（9）、风电支柱（10）、风电控制器（11）、LED照明灯（12）、壁画（13）、山崖（14）、石窟（15）共同组成光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置；

在山崖（14）的石窟（15）的上方安装光伏支柱（2）、导电线（3）、光伏控制器（4）,在光伏支柱（2）的顶端安装太阳能电池（1）；在山崖（14）的石窟（15）的上方安装风电支柱（10）、导电线（3）、风电控制器（11），在风电支柱（10）的上方安装叶片（8）、直流风力发电机（9），在山崖（14）的石窟（15）的内部安装汇流器（5）、导电线（3）、开关（7）、储能电池（6）、LED照明灯（12），在石窟（15）的内壁上描绘有壁画（13）；

太阳能电池（1）通过导电线（3）与光伏控制器（4）连接，光伏控制器（4）通过导电线（3）与汇流器（5）连接；直流风力发电机（9）通过导电线（3）与风电控制器（11）连接，风电控制器（11）通过导电线（3）与汇流器（5）连接，汇流器（5）通过导电线（3）与LED照明灯（12）连接，汇流器（5）通过导电线（3）与开关（7）连接，开关（7）通过导电线（3）与储能电池（6）连接。

2.根据权利要求1所述的光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置，其特征是，所述的太阳能电池（1）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置，其特征是，所述的储能电池（6）是铅酸电池或镉-镍电池或氢-镍电池或金属氢化物-镍电池或固体电解质电池或锂离子电池。

4.根据权利要求1所述的光伏发电与风电互补向壁画展厅供电的照明装置，其特征是，所述的LED照明灯（12）是2只—20000只功率为0.1W—10W的LED照明灯。