CN204168202U - 风光互补供电装置和系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种风光互补供电装置和系统，其中，风光互补供电装置设置在输电杆塔上，用于向架空输电线路的视频监控设备供电，风光互补供电装置包括：风力发电系统，用于将风能转换为第一电能；太阳能发电系统，用于将太阳能转换为第二电能；以及风光互补控制器，与风力发电系统、太阳能发电系统和视频监控设备分别相连接，用于控制第一电能和第二电能向视频监控设备供电。通过本实用新型，解决了视频监控设备的供电可靠性低的问题，达到了提高供电的可靠性的效果。

Description

风光互补供电装置和系统

技术领域

本实用新型涉及供电领域，具体而言，涉及一种风光互补供电装置和系统。

背景技术

在架空输电线路上安装的视频监控设备通常要求全天24小时实时视频监测，需要的功耗较大，因此，架空输电线路的视频监控设备可靠运行的主要的难题还是电源供电问题。目前，在架空输电线路上广泛采用的电源系统还是太阳能供电系统，按照设计在正常气象情况下，白天光照时间为8小时以上，那么会保证将电池充满电，从而保证供电的可靠性。

然而，由于单独采用的太阳能供电系统受到天气因素的影响较大，例如，阴雨天气、雾霾等，这些天气导致光辐射数据下降，使得光伏电池不能按照设计功率发电，导致视频监控设备的供电可靠性低，影响其正常工作。

虽然可以通过加大配置太阳能蓄电池组数量来满足供电要求，但是一方面因为目前光照环境的影响对供电效果提升不明显，另外电池组数目的增加对塔身承重带来了风险，而数量众多的光伏太阳能电池方阵对架空输电线路杆塔身抗风能力带来一定的影响，对杆塔本身带来了很高的运行风险。

针对现有技术中视频监控设备的供电可靠性低的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种风光互补供电装置和系统，以解决视频监控设备的供电可靠性低的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种风光互补供电装置，该风光互补供电装置设置在输电杆塔上，用于向架空输电线路的视频监控设备供电，。根据本实用新型的风光互补供电装置包括：风力发电系统，用于将风能转换为第一电能；太阳能发电系统，用于将太阳能转换为第二电能；以及风光互补控制器，与风力发电系统、太阳能发电系统和视频监控设备分别相连接，用于控制第一电能和第二电能向视频监控设备供电。

进一步地，风光互补供电装置还包括：蓄电池，与风光互补控制器相连接，用于存储第一电能和第二电能；以及逆变器，与风光互补控制器和蓄电池分别相连接，用于将蓄电池存储的电能转化为视频监控设备所需的交流电。

进一步地，蓄电池采用磷酸铁锂电池。

进一步地，磷酸铁锂电池为2*100AH的磷酸铁锂电池。

进一步地，风力发电系统包括：风力机组，安装在输电杆塔上，用于将风能转换为第一电能，太阳能发电系统包括：光伏组件，安装在输电杆塔上，用于将太阳能转换为第二电能。

进一步地，风力机组包括功率为150W的垂直轴风力发电机。

进一步地，风光互补控制器包括：最大功率跟踪模块，与风力机组和光伏组件分别相连接，用于控制风力机组和光伏组件以最大功率输出电能。

为了实现上述目的，根据本实用新型的另一方面，提供了一种风光互补供电系统。根据本实用新型的风光互补供电系统包括：视频监控设备，设置在输电杆塔上；以及上述的风光互补供电装置，风光互补供电装置设置在输电杆塔上，用于向视频监控设备供电。

根据本实用新型实施例，利用风力发电系统和太阳能发电系统共同为架空输电线路上的视频监控设备进行供电，从而解决了视频监控设备的供电可靠性低的问题，达到了提高供电的可靠性的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据本实用新型实施例的风光互补供电装置的结构示意图；

图2是示出了北京秋冬季正常日的光辐射变化的波形图；

图3是示出了北京秋冬季正常日的风力变化的波形图；以及

图4是根据本实用新型实施例的风机的发电曲线的示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列元器件的系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些元器件，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些系统、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本实用新型实施例提供了一种风光互补供电装置。该风光互补供电装置可以是风光互补一体供电装置，设置在输电杆塔上，用于向架空输电线路的视频监控设备供电。

图1是根据本实用新型实施例的风光互补供电装置的结构示意图。如图1所示，该风光互补供电装置包括：风力发电系统10、太阳能发电系统20和风光互补控制器30。

风力发电系统10用于将风能转换为第一电能。

太阳能发电系统20用于将太阳能转换为第二电能。

风光互补控制器30与风力发电系统10、太阳能发电系统10和视频监控设备40分别相连接，用于控制第一电能和第二电能向视频监控设备40供电。

太阳能发电系统20利用太阳能发电。太阳能是一种辐射能，太阳能发电是将太阳光直接转换成电能。光伏发电时利用太阳能电池这种半导体电力期间有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式。第一电能即为同构太阳能转化的电能。

风力发电系统10利用风力发电。风力发电时将风的动能转变成机械能，再把机械能转化成电能，即本实用新型实施例的第二电能。

风光互补控制器30控制风力发电系统10和太阳能发电系统20共同向视频监控设备40供电。由于太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性：白天太阳光最强时，风很小，晚上太阳落山后，光照很弱，但由于地表温差变化大而风能加强。在夏季，太阳光强度大而风小，冬季，太阳光强度弱而风大。太阳能和风能在时间上的互补使得这样的系统在资源上具有最佳的匹配性，可实现连续、稳定发电。从而构成了风光互补一体供电系统，也是资源条件最好的独立电源系统。

以北京市为例，如图2和图3所示，北京和华北地区大多数地区基本相似，白天的光辐射比较好，图2和图3为北京地区某日24小时中日辐射强度与风速的示意图。

风光互补一体供电装置可以根据用电负荷情况和资源条件进行系统容量的合理配置，既可保证系统供电的可靠性，又可降低发电系统的造价。风光互补一体供电装置可根据实际负载容量做出最优化的系统设计方案来满足要求。

根据本实用新型实施例，利用风力发电系统和太阳能发电系统共同为架空输电线路上的视频监控设备进行供电，从而解决了视频监控设备的供电可靠性低的问题，达到了提高供电的可靠性的效果。

如图1所示，风光互补供电装置还包括：蓄电池50与风光互补控制器30相连接，用于存储第一电能和第二电能；逆变器(图中未示出)与风光互补控制器30和蓄电池50分别相连接，用于将蓄电池50存储的电能转化为视频监控设备40所需的交流电。

由于风光互补供电装置设置在输电杆塔上，因此风光互补供电装置所包含的元器件也设置或者安装在输电杆塔上。

蓄电池50用于对风力发电系统10输出的第一电能和太阳能发电系统20输出的第二电能进行存储。逆变器用于将存储的直流电转化为交流电，供给视频监控设备40使用。

优选地，本实用新型实施例的蓄电池采用磷酸铁锂电池。进一步地，磷酸铁锂电池为2*100AH的磷酸铁锂电池。

由于需要持续可靠的电源，本方案采用磷酸铁锂电池。磷酸铁锂电池具有放电效率高，磷酸铁锂电池寿命较长，循环使用寿命长达2000次以上，比普通电池容量更大，重量更轻等特点。

磷酸铁锂电池是一种新型能源电池。结合目前架空输电线路视频监控设备，本实用新型实施例采用了2*100AH的磷酸铁锂电池。

图中70为路由器，用于将视频监控设备40录制的视频数据通过无线网络发送出去，无线网络可以是3G网络等。

优选地，风力发电系统包括：风力机组，安装在输电杆塔上，用于将风能转换为第一电能，太阳能发电系统包括：光伏组件，安装在输电杆塔上，用于将太阳能转换为第二电能。

将风力机组和光伏组件均安装在输电杆塔上，减少了电路连接线，供电更加直接。具体地，通过架空输电线路视频监控设备负载容量计算蓄电池容量和系统发电功率，并根据系统总发电功率来计算风力发电机组和太阳能电池组的功率及相关参数，最后确定风光互补一体电源供电装置各组成部分在输电杆塔上的安装位置和组装方案，满足架空输电线路视频监控设备全天候的可靠运行。

优选地，风力机组包括功率为150W的垂直轴风力发电机。

风机的选择最关键的是要风机的运行平稳、启动风速、使用寿命等技术参数。通过多方选择测试，结合目前北京电网在运的架空输电线路视频监控设备，采用功率为150W的垂直轴风力发电机。该风机具备如下特点：启动风速低、充电风速低、重量轻方便安装、风力发电效率高等优点。

功率为150W的垂直轴风力发电机的发电曲线如图4所示，该型风电机在平均风速为8m/s充电功率为5A，6m/s时充电功率为3A，因此在一般风力条件下能够保证对蓄电池进行充电，保证了系统的可靠性。

优选地，风光互补控制器包括：最大功率跟踪模块，与风力机组和光伏组件分别相连接，用于控制风力机组和光伏组件以最大功率输出电能。

采用优质可靠的工业级风光互补一体的控制器即风光互补控制器，能够控制风力发电机、光伏电池板将风能、太阳能转化为电能并贮存到蓄电池。充电控制器具备保护功能，提供限压、限流充电方式，保证蓄电池始终处于最佳充电状态。同时，具备自检测功能、具备以蓄电池容量为判据的过充、过放保护；充电的循环参数可以设置；浪涌、短路、反极性等对控制器的损坏。

风光互补控制器包括最大功率跟踪(MPPT)模块，最大化的利用风光资源，通过有效配置和配比提升风光系统管理效能，进一步完善蓄电池管理。

本实用新型实施例还提供了一种风光互补供电系统。该风光互补供电系统包括：视频监控设备，设置在输电杆塔上；本实用新型实施例提供的风光互补供电装置，风光互补供电装置设置在输电杆塔上，用于向视频监控设备供电。

风光互补供电装置在本实用新型实施例中已经给出详细描述，这里不做赘述。

通过将风光互补供电装置投入现场运行进行实际检验，在连续晴朗的天气条件下，无论单独的太阳能和风能均能保证蓄电池的电池满电运行，即保证系统正常运行。

由上述描述可以看出，本实用新型实施例可以达到如下效果：

在恶劣天气情况下，尤其是雨雪、阴天、雾霾天气情况下，太阳能的发电效率大大下降，而配置了本实用新型实施例的供电装置能够保证蓄电池的满电运行，尤其是目前北京地区雾霾严重的情况下仍能够保证充足的电源，保证系统可靠供电运行。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种风光互补供电装置，其特征在于，该风光互补供电装置设置在输电杆塔上，用于向架空输电线路的视频监控设备供电，所述风光互补供电装置包括：

风力发电系统，用于将风能转换为第一电能；

太阳能发电系统，用于将太阳能转换为第二电能；以及

风光互补控制器，与所述风力发电系统、所述太阳能发电系统和所述视频监控设备分别相连接，用于控制所述第一电能和所述第二电能向所述视频监控设备供电，

其中，所述风光互补供电装置还包括：

蓄电池，与所述风光互补控制器相连接，用于存储所述第一电能和所述第二电能，所述蓄电池为磷酸铁锂电池；

逆变器，与所述风光互补控制器和所述蓄电池分别相连接，用于将所述蓄电池存储的电能转化为所述视频监控设备所需的交流电。

2.根据权利要求1所述的风光互补供电装置，其特征在于，所述磷酸铁锂电池为2*100AH的磷酸铁锂电池。

3.根据权利要求1所述的风光互补供电装置，其特征在于，

所述风力发电系统包括：风力机组，安装在所述输电杆塔上，用于将所述风能转换为所述第一电能，

所述太阳能发电系统包括：光伏组件，安装在所述输电杆塔上，用于将所述太阳能转换为所述第二电能。

4.根据权利要求3所述的风光互补供电装置，其特征在于，所述风力机组包括功率为150W的垂直轴风力发电机。

5.根据权利要求3所述的风光互补供电装置，其特征在于，所述风光互补控制器包括：

最大功率跟踪模块，与所述风力机组和所述光伏组件分别相连接，用于控制所述风力机组和所述光伏组件以最大功率输出电能。

6.一种风光互补供电系统，其特征在于，包括：

视频监控设备，设置在输电杆塔上；以及

权利要求1至5中任一项所述的风光互补供电装置，所述风光互补供电装置 设置在所述输电杆塔上，用于向所述视频监控设备供电。