CN203605494U - 风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统 - Google Patents

风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，主要解决风能、太能利用率低以及单个系统发电和供应热水的不稳定的问题。它包括包括风力机、齿轮箱、交流发电机a、整流器a、逆变器、交流负荷、蓄电池、充放电控制器、辅助电源、直流负荷、整流器b、控制系统、交流发电机b、汽轮机、蓄热和热交换装置、太阳能集热器、水泵b、蓄热水箱b、工质循环泵、凝汽器、供热水箱、水泵a、蓄热水箱a、热交换器、节流器、过滤器、油箱、油泵。

Description

风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统
技术领域
本实用新型涉及的是一种新能源设备，具体是一种利用风能和太阳能发电与热水供应的新能源综合利用系统。
背景技术
随着社会生产的日益发展，人类对能源的需求也迅速增长。然而工业排放的二氧化碳正在威胁世界上所有生物的生存，这些是愈发明显的事实。化石能源时代日渐衰退，迫切需要我们需求新能源。
随着社会生产的日益发展，人类对能源的需求也迅速增长。然而工业排放的二氧化碳正在威胁世界上所有生物的生存，这些是愈发明显的事实。化石能源时代日渐衰退，迫切需要我们需求新能源。
中国拥有世界上最丰富的风力资源，其中海上风能资源占75%。同时中国也是世界上太阳能资源最为丰富的国家之一。目前的风能利用中，主要是风力发电。目前的太阳能利用主要是太阳能发电、太阳能热水器。以上的利用都比较单一，风能、太阳能利用率不大。如中国专利2012201626682中公布的方案就是将太阳能和风能互补供应热水，这种方式实现了风能和太阳能综合利用，但是利用方式单一，能源利用率不高。如中国专利2011102248489中公布的方案是将太阳能实现发电和热水供应，对太阳能进行了充分利用，但对于太阳能不稳定，因而使其整个系统不稳定。
发明内容
本实用新型的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供了一种风能和太阳能综合利用的技术方案，该方案解决了风能、太阳能单独作为能源供给效果不稳定的问题，并同时用于发电和热水供应，大大提高了能源的利用率。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，包括风力机、齿轮箱、交流发电机a、整流器a、逆变器、交流负荷、蓄电池、充放电控制器、辅助电源、直流负荷、整流器b、控制系统、交流发电机b、汽轮机、蓄热和热交换装置、太阳能集热器、水泵b、蓄热水箱b、工质循环泵、凝汽器、供热水箱、水泵a、蓄热水箱a、热交换器、节流器、过滤器、油箱、油泵。
所述的风力机连接所述齿轮箱的输入轴，其连接为轴连接。
所述的齿轮箱其中一输出轴连接交流发电机a，另一输出轴连接油泵，其连接为轴连接。
交流发电机a连接整流器a，整流器a与充放电控制器连接，其连接为电缆线连接。
所述油泵连接节流器，节流器连接热交换器，热交换器连接过滤器，过滤器连接油箱，油箱连接油泵，其连接为油管连接，油泵、节流器、热交换器、过滤器和油箱组成一个油路循环。
所述的水泵a连接蓄热水箱a，蓄热水箱连接热交换器，热交换器连接水泵a，其连接为水管连接，水泵a、热交换器和蓄热水箱组成一个水路循环。
所述的太阳能集热器连接水泵b，水泵b连接蓄热水箱b，蓄热水箱b连接蓄热和热交换装置，蓄热和热交换装置连接太阳能集热器，其连接为水管连接，太阳能集热器、水泵b、蓄热水箱b和蓄热和热交换装置组成一个水路循环。
蓄热和热交换装置连接工质循环泵，工质循环泵连接凝汽器，凝汽器连接汽轮机，其连接为管道连接，汽轮机连接蓄热和热交换装置，蓄热和热交换装置、工质循环泵、凝汽器和汽轮机组成一个循环路线。
所述的汽轮机连接交流发电机b，交流发电机b连接整流器b，整流器b与充放电控制器连接。其连接为电缆线连接。
直流负荷直接连接于充放电控制器，交流负荷通过逆变器连接于充放电控制器，辅助电源连接于充放电控制器，在充放电控制器上连接蓄电池，其连接为电缆线连接。
直流负荷、交流负荷、辅助电源分别连接于控制系统。其连接为信号线连接。     
所述的供热水箱连接于蓄热水箱a和蓄热水箱b。其连接为水管连接。在供热水箱连接蓄热水箱a的水管中和供热水箱连接蓄热水箱b的水管中分别装有电磁水阀。
蓄热水箱a和蓄热水箱b通过水管连通。
所述的蓄热水箱a和蓄热水箱b内分别装有温度传感器。
在蓄热水箱a与水泵a连接的管道中部接入自来水管道，自来水管道中装有水阀，在蓄热水箱b与水泵b连接的管道中部接入自来水管道，自来水管道中装有水阀。
本方案的有益效果可根据上述方案的叙述得知：结构新颖；清洁环保；风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节的通用，使系统成本大大降低；实现较高风光互补系统的供电和供热水稳定性和保证率。有力地推动能源生产和利用方式变革。 
附图说明
图1为风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统结构示意图；
图中：1风力机、 2齿轮箱、3交流发电机a、 4整流器a、5逆变器、6交流负荷、7蓄电池、8充放电控制器、9辅助电源、10 直流负荷、11整流器b、12控制系统、13交流发电机b、14汽轮机、15蓄热和热交换装置、16 太阳能集热器 、17水泵b、18蓄热水箱b、19工质循环泵、20凝汽器、 21 供热水箱、22水泵a、23蓄热水箱a、24热交换器、25节流器、26过滤器、27油箱、28油泵。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。如图1所示。
本方案的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统包括风力机1、齿轮箱2、交流发电机a 3、整流器a 4、逆变器5、交流负荷6、蓄电池7、充放电控制器8、辅助电源9、直流负荷10、整流器b 11、控制系统12、交流发电机b 13、汽轮机14、蓄热和热交换装置15、太阳能集热器 16、水泵b 17、蓄热水箱b 18、工质循环泵19、凝汽器20、供热水箱21、水泵a 22、蓄热水箱a 23、热交换器24、节流器25、过滤器26、油箱27、油泵28。
所述的风力机1连接所述齿轮箱2的输入轴。
所述的齿轮箱2的其中一输出轴连接交流发电机a 3，交流发电机a 3连接整流器a 4，整流器a 4与充放电控制器8连接。该部分工作方式为：风力机1经齿轮箱2，驱动交流发电机a 3工作，交流发电机a 3产生的电流经过整流器a 4流入充放电控制器8。
所述的齿轮箱2的另一输出轴连接油泵28，该油泵28连通油箱27，油箱27与过滤器26连通，过滤器26连接热交换器24的出油口，热交换器24的进油口连接节流器25的出油口；所述热交换器24的进水口与水泵a 22连通，水泵a 22与蓄热水箱a 23连接的管道中部经水阀连接自来水管，水泵a 22连通蓄热水箱a 23；热交换器24的出水口与蓄热水箱a 23连通。该部分的工作方式为：风力机1经过齿轮箱2，驱动油泵28，其油再流过节流器26，由于节流器26内管道截面突变狭窄，液体流过时，液体流速增大。则高速液体在垂直流动方向较大速度梯度下，液体相互间，液体与管道内壁间摩擦，且在节流段出口射流条件下，液体流动产生旋涡，脱离。引起分子之间的碰撞及对管壁的冲刷。这些因素使液体携带的动能，压力能，以及液体流回油箱时携带的动能都转变为热能，热能通过热交换器24，将热量传递给流过热交换器24的水流。这样，油泵28、节流器25、热交换器24、过滤器26和蓄热水箱a 23组成一个油路循环系统，水泵a 22、热交换器24和蓄热水箱a 23组成一个水路循环系统。由于风力不断运作，油泵促使油路不断循环，温度同时不断升高，将热量逐步传递给水循环系统，从而使水循环系统内水温逐步升高。
所述的太阳能集热器16的连接水泵b 17，水泵b 17连接蓄热水箱b 18，水泵b 17与蓄热水箱b 18连接的管道中部经水阀连接自来水管，蓄热水箱b 18连接蓄热和热交换装置15，蓄热和热交换装置15连接太阳能集热器16，蓄热和热交换装置15连接工质循环泵19，工质循环泵19连接凝汽器20，凝汽器20连接汽轮机14，汽轮机14连接蓄热和热交换装置15。该部分的工作方式是：太阳能集热器16、水泵b 17、蓄热水箱b 18和蓄热和热交换装置15组成一个水路循环系统，汽轮机14、蓄热和热交换装置15、工质循环泵19和凝汽器20组成一个水、汽循环系统。太阳能集热器16吸收太阳能，加热太阳能集热器16内的水，水加热后将其热量传递给蓄热和热交换装置15，随后水进入蓄热水箱b 18中，然后水由水泵b 17进入太阳能集热器16，完成整个水路循环，水从凝汽器20流出，经工质循环泵19升压后，流经蓄热和热交换装置15被加热，蓄热和热交换装置15的热量达到一定温度后产生过热蒸汽，经汽轮机14做功后被凝汽器20冷凝成水，完成整个水、汽循环。
所述汽轮机14对交流发电机b 13做功，交流发电机b 13运作发电，电流经整流器b 11流入充放电控制器8。
所述充放电控制器8上连接直流负荷10，所述充放电控制器8经逆变器5连接交流负荷6，所述充放电控制器8连接蓄电池7，交流负荷6连接辅助电源9，交流负荷6、直流负荷10和辅助电源9分别连接控制系统12。该部分的工作方式是：由控制系统12完成系统各部分的连接、组合以及蓄电池充电的自动控制。该控制系统12根据发电量多少及负荷的变化，不断对蓄电池7的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流负荷10或交流负荷6；另一方面把多余的电能送往蓄电池7储存。当发电量不能满足负荷需要时，控制系统12又把蓄电池7以及辅助电源9的电能送往负荷，使其在充电、放电或浮充电等多种工况下交替运行，从而保证整个发电系统工作的连续性和稳定性。
所述的蓄热水箱a 23与蓄热水箱b 18连接，从而两个水路循环系统形成并联，蓄热水箱a 23内的热水进入蓄热水箱b 18内，在蓄热水箱b 18所在的水路循环内循环加热蓄热和热交换装置15，从而将风力机提供的热水用于发电。
所述的蓄热水箱a 23和蓄热水箱b 18分别连接供热水箱21，在两者的连接管道上装有水阀，当需要热水时，开启水阀，热水流入供热水箱21，不需要热水时，关闭水阀，热水用于发电。开启水泵a 22与蓄热水箱a 23连接的管道中部连接自来水管的水阀和水泵b 17与蓄热水箱b 18连接的管道中部连接自来水管的水阀即可对系统中的水进行补充。
除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

Claims (10)

1.风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，包括风力机、齿轮箱、交流发电机a、整流器a、逆变器、交流负荷、蓄电池、充放电控制器、辅助电源、直流负荷、整流器b、控制系统、交流发电机b、汽轮机、蓄热和热交换装置、太阳能集热器、水泵b、蓄热水箱b、工质循环泵、凝汽器、供热水箱、水泵a、蓄热水箱a、热交换器、节流器、过滤器、油箱、油泵；所述的风力机连接所述齿轮箱的输入轴；所述的齿轮箱其中一输出轴连接交流发电机a，另一输出轴连接油泵；交流发电机a连接整流器a，整流器a与充放电控制器连接；所述油泵连接节流器，节流器连接热交换器，热交换器连接过滤器，过滤器连接油箱，油箱连接油泵；所述的水泵a连接蓄热水箱a，蓄热水箱a连接热交换器，热交换器连接水泵a；所述的太阳能集热器连接水泵b，水泵b连接蓄热水箱b，蓄热水箱b连接蓄热和热交换装置，蓄热和热交换装置连接太阳能集热器；蓄热和热交换装置连接工质循环泵，工质循环泵连接凝汽器，凝汽器连接汽轮机；所述的汽轮机连接交流发电机b，交流发电机b连接整流器b，整流器b与充放电控制器连接；直流负荷直接连接于充放电控制器，交流负荷通过逆变器连接于充放电控制器，辅助电源连接于充放电控制器，在充放电控制器上连接蓄电池；直流负荷、交流负荷、辅助电源分别连接于控制系统；所述的供热水箱连接于蓄热水箱a和蓄热水箱b。
2.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：所述的风力机连接所述齿轮箱的输入轴，其连接为轴连接；所述的齿轮箱其中一输出轴连接交流发电机a，另一输出轴连接油泵，其连接为轴连接。
3. 根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：交流发电机a连接整流器a，整流器a与充放电控制器连接，其连接为电缆线连接。
4.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：所述油泵连接节流器，节流器连接热交换器，热交换器连接过滤器，过滤器连接油箱，油箱连接油泵，其连接为油管连接，油泵、节流器、热交换器、过滤器和油箱组成一个油路循环。
5.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：所述的水泵a连接蓄热水箱a，蓄热水箱a连接热交换器，热交换器连接水泵a，其连接为水管连接，水泵a、热交换器和蓄热水箱a组成一个水路循环。
6.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：所述的太阳能集热器连接水泵b，水泵b连接蓄热水箱b，蓄热水箱b连接蓄热和热交换装置，蓄热和热交换装置连接太阳能集热器,其连接为水管连接，太阳能集热器、水泵b、蓄热水箱b和蓄热和热交换装置组成一个水路循环。
7.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：蓄热和热交换装置连接工质循环泵，工质循环泵连接凝汽器，凝汽器连接汽轮机，汽轮机连接蓄热和热交换装置，其连接为管道连接；蓄热和热交换装置、工质循环泵、凝气器和汽轮机组成一个水、汽循环。
8.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：所述的汽轮机连接交流发电机b，交流发电机b连接整流器b，整流器b与充放电控制器连接，其连接为电缆线连接。
9.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：直流负荷直接连接于充放电控制器，交流负荷通过逆变器连接于充放电控制器，辅助电源连接于充放电控制器，在充放电控制器上连接蓄电池，其连接为电缆线连接；直流负荷、交流负荷、辅助电源分别连接于控制系统，其连接为信号线连接。
10.根据权利要求1所述的风能和太阳能发电与热水供应综合利用系统，其特征在于：所述的供热水箱连接于蓄热水箱a和蓄热水箱b，其连接为水管连接；蓄热水箱a和蓄热水箱b使用水管连通；在蓄热水箱a与水泵a连接的管道中部连接自来水管道，在蓄热水箱b与水泵b连接的管道中部连接自来水管道。
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