CN203251134U - 利用车辆尾流的风光互补离网发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用车辆尾流的风光互补离网发电系统，其特征在于：按设定间距沿高速公路或者高速轨道设置在中间隔离带处，主要包括垂直轴式风力发电机、太阳能电池板、风光互补控制器、蓄电池、整流器和泄荷器；垂直轴式风力发电机后顺次连接整流器与风光互补控制器，太阳能电池板通过导线连接在风光互补控制器上，风光互补控制器后连接蓄电池，蓄电池后连接泄荷器。可以保证各种车辆行驶产生的空气扰动形成的非自然风风力、以及少量自然风力均可收集利用到风力发电系统中，与太阳能光伏发电相结合。当电能产生过量时，经泄荷器放出部分电能，以保证离网发电系统安全。

Description

利用车辆尾流的风光互补离网发电系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用车辆尾流的风光互补发电系统，具体涉及一种主要利用高速车辆行驶产生空气扰动的非自然风与光电转换相结合的风光互补发电系统，

背景技术

如今，风能和太阳能的利用己成为节能减排技术发展和应用的主流趋势。但风能与太阳能的利用主要用于自然风和风、光独立发电机构，存在自然风发电产能过剩及独立系统的诸多问题，考虑到我国目前高速发展的轨道交通、高速公路交通和将近10万公里的高速通道，和日益激增汽车在高速通道上奔驰。除了自然风，有一种人造资源己被人们忽略。那就是高速公路上车辆产生的尾流或所产生的风能，以及高铁以及动车轨道上车辆产生的尾流所带来的风能，且随着车辆速度的变化，尾流产生的风速最高可达到12m/s，考虑到风电技术的日益成熟，车辆尾流形成的非自然风力资源也可用于发电。

同时，车辆尾流产生的风能固然丰富而且潜力巨大，但与自然风能一样，都是相对不稳定、不连续的能源。而目前己用于高速公路及轨道旁的太阳能发电系统，也具有用不稳定、不连续的缺点，而且受到风力影响光电设备常出现问题，故两种资源正好可以相互补充利用。因此，采用非自然风、光互补发电系统可以很好的克服非自然风能和太阳能提供能量的随机性和间歇性的缺点，实现太阳能与风能的完美互补，扬长避短，使得两种新能源充分发挥其优势，提高了供电可靠性。

实用新型内容

本实用新型的目的就是要提供一种利用车辆尾流的风光互补离网发电系统，能够设置于高速公路或轨道旁，有效的利用非自然风能与太阳能。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种利用车辆尾流的风光互补离网发电系统，其特征在于：按设定间距沿高速公路或者高速轨道设置在中间隔离带处，主要包括垂直轴式风力发电机、太阳能电池板、风光互补控制器、蓄电池、整流器和泄荷器；垂直轴式风力发电机后顺次连接整流器与风光互补控制器，太阳能电池板通过导线连接在风光互补控制器上，风光互补控制器后连接蓄电池，蓄电池后连接泄荷器。

按上述技术方案，垂直轴式风力发电机的竖直轴顶端设置太阳能电池板，中间设置叶轮，底部固定在底座上；叶轮轴由上至下连接调速箱和齿轮组，齿轮组的输出齿轮下端为发电机，发电机后连接整流器；风光互补控制器、蓄电池、整流器和泄荷器安装于底座箱体内，底座位于地面下。

按上述技术方案，蓄电池后还连接逆变器，逆变器后连接交流负载；或者蓄电池后直接接直流负载。

按上述技术方案，设置若干斜拉钢丝，斜拉钢丝一端固定在地面另一端固定在垂直轴式风力发电机的竖直轴上。

按上述技术方案，垂直轴式风力发电机包括包括永磁同步发电机、和采用S型叶轮与达里厄型叶轮的组合式风力发电机，其中S型叶轮位于达里厄型叶轮的包络空间内。

按上述技术方案，太阳能电池板为晶硅太阳能电池板。

按上述技术方案，蓄电池选为铅酸蓄电池。

按上述技术方案，垂直轴式风力发电机的叶轮高度位于距地面1～2.5m。

本实用新型的工作原理为：叶轮通过齿轮组与发电机联接传动，汽车尾流产生风力使两种叶轮转动而带动风力发电机发电。S型阻力风力机启动力矩大，但风能系数低；达里厄升力型风力机在高尖速比时，风能利用系数大，将S型阻力风力机叶片与达里厄升力风力机叶片结合起来。风能利用效率高。

同时，太阳能电池板通过光伏转换也产生电能，两者产生的电能(或某时刻只有一者产生电能)经过整流器和风光互补控制器储存于蓄电池中。当电能产生过量时，经泄荷器放出部分电能，以保证离网发电系统安全。蓄电池选用合适的深循环能力较好的铅酸蓄电池。垂直轴式风力发电机的叶轮高度位于距地面1～2.5m，由此可以保证各种车辆行驶产生的空气扰动形成的非自然风风力、以及少量自然风力均可收集利用到风力发电系统中，与太阳能光伏发电相结合，形成风光互补离网型发电系统。当电能产生过量时，经泄荷器放出部分电能，以保证离网发电系统安全。

本实用新型相对于现有技术有如下优点：

该系统可借助车辆尾流发电系统对太阳能发电装置综合性能直接受当地日照强弱、天气情况和时间的影响等缺点进行弥补，还能通过集风利用风能加强现有太阳能发电系统的抗风性，增加其使用寿命，减少其维护周期。起到互补互利、优化配置等显著效果。

利用车辆尾流的混合太阳能风能发电的应用将对缓解电力资源短缺、减少环境污染起到积极作用。对单纯的高速通道上的太阳能利用装置的缺点加以改进，而且利用车辆尾流也拓宽了风能开发利用领域和范围，弥补了在自然环境中风能是一种密度小的随机性能源的缺点，为风能资源不丰富地区合理利用风能发电开辟了一条新途径。同时，利用车辆尾流的混合太阳能风能发电的互补，对实现资源优化配置，利用能源，改善环境和可持续发展都具有重要社会效益和经济效益。

附图说明：

图1为本实用新型利用车辆尾流的风光互补离网发电系统的原理示意图；

图2为本实用新型利用车辆尾流的风光互补离网发电系统的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述：

如图1，本实用新型的风光互补离网发电系统由垂直轴式风力发电机、太阳能电池板、风光互补控制器、蓄电池、整流器和泄荷器组成。太阳能电池板利用光电转换原理，将光能转化为直流电，储存在蓄电池中；垂直轴式风力发电机将车辆产生的尾流和少量自然风转化为交流电，经整流器整流后转化为直流电，再以化学能的形式储存在蓄电池中。蓄电池中的能量可直接供直流负载使用，也可经逆变器逆变为交流电为交流负载用电设备提供电能。当电能产生过量时，经泄荷器放出部分电能，以保证离网发电系统安全。

如图2，本实用新型的光互补发电系统由垂直轴式风力发电机、太阳能电池板1、风光互补控制器8、蓄电池10、整流器9和泄荷器11组成。系统利用垂直轴式风力发电机竖直轴13和斜拉钢丝3固定于高速公路中间隔离带。风光互补控制器8、蓄电池10、整流器9和泄荷器11的安装于底座箱体12内，底座5设置于地下。竖直轴13用螺钉固定在底座5上，同时，斜拉钢丝3一端固定在地面另一端固定竖直轴，增加系统的稳固性，防止系统受各种力矩倾倒而损坏或影响发电效率。在竖直轴13最顶端安装太阳能电池板1，通过导线连接到风光互补控制器8进而连接蓄电池10。同时，蓄电池10连接泄荷器11进行过冲保护，防止充电量过大影响系统稳定。在竖直轴13上安装垂直轴式风力发电机叶轮2，叶轮2轴与调速箱4相连，再利用齿轮组6与发电机7连接，发电机7通过导线与整流器9连接，通过风光互补控制器8将电能输入蓄电池10。连接负载时，蓄电池10后还连接逆变器，逆变器后连接交流负载；或者蓄电池10后直接接直流负载。

将本实用新型按一定间距安装于高速公路或高速轨道的中间隔离带，该离网发电系统能为公路或铁路上各配套设施提供电能。如，路灯，监控系统，指示系统等。

垂直轴式风力发电机的叶轮高度位于距地面1～2.5m，由此可以保证各种车辆行驶产生的空气扰动形成的非自然风风力、以及少量自然环境中存在的自然风力均可收集利用到风力发电系统中。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实施例而己，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等效变化，仍属本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用车辆尾流的风光互补离网发电系统，其特征在于：按设定间距沿高速公路或者高速轨道设置在中间隔离带处，主要包括垂直轴式风力发电机、太阳能电池板、风光互补控制器、蓄电池、整流器和泄荷器；垂直轴式风力发电机后顺次连接整流器与风光互补控制器，太阳能电池板通过导线连接在风光互补控制器上，风光互补控制器后连接蓄电池，蓄电池后连接泄荷器。

2.根据权利要求1所述的发电系统，其特征在于：垂直轴式风力发电机的竖直轴顶端设置太阳能电池板，中间设置叶轮，底部固定在底座上；叶轮轴由上至下连接调速箱和齿轮组，齿轮组的输出齿轮下端为发电机，发电机后连接整流器；风光互补控制器、蓄电池、整流器和泄荷器安装于底座箱体内，底座位于地面下。

3.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：蓄电池后还连接逆变器，逆变器后连接交流负载；或者蓄电池后直接接直流负载。

4.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：设置若干斜拉钢丝，斜拉钢丝一端固定在地面另一端固定在垂直轴式风力发电机的竖直轴上。

5.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：垂直轴式风力发电机包括包括永磁同步发电机、和采用S型叶轮与达里厄型叶轮的组合式风力发电机，其中S型叶轮位于达里厄型叶轮的包络空间内。

6.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：太阳能电池板为晶硅太阳能电池板。

7.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：蓄电池选为铅酸蓄电池。

8.根据权利要求1或2所述的发电系统，其特征在于：垂直轴式风力发电机的叶轮高度位于距地面1～2.5m。

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