CN205977545U - 一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，属于新能源发电领域。本实用新型的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，包括飞艇本体、风力发电机构和光伏发电机构，所述的光伏发电机构包括帆布层和光伏发电板，所述帆布层上阵列排布有凸起的支撑扣，光伏发电板固定在支撑扣上；帆布层由多个帆布块拼接而成，相邻帆布块之间留有间隙；风力发电机构固定在飞艇本体两侧，用于进行风力发电。本实用新型中光伏发电板通过帆布层连接在飞艇上，光伏发电板与帆布层之间留有间隙，易于散热，有效地避免了对飞艇的影响，能够高效的进行风能和光伏发电，使用寿命长。

Description

一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置
技术领域
本实用新型涉及新能源发电技术领域，更具体地说，涉及一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置。
背景技术
风能蕴量巨大，全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广，仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔，目前阶段，风能的利用越来越受到世界各国的重视，风电性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势，预计未来很长一段时间都将保持高速发展。
对于传统风力发电，由于受到塔柱的限制，风力发电机只能固定原地不动，并且也必须选择良好风场，往往在适当的风场大量设置，因此风力发电往往被归类为集中式能源。近年来为充分利用风能，风力发电机越来越高，但这也使得塔柱成本上升，塔柱越长越高也引起安全性上的疑虑。
太阳能被称为能源之母，一般用于光伏发电或太阳能集热。利用光伏电池进行发电，过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放包括温室气体在内的任何物质，无噪声、无污染。我国幅员广大，太阳能资源十分丰富。但对于地面光伏发电，受到天气变化与空气污染影响很大，还因地理位置、建筑物等遮光因素的影响，并不能充分利用日照资源。
虽然目前很多装置结合了太阳能和风能进行发电，但在新能源开发上仍面临着利用率低的问题，对于风能和太阳能的利用，单一的风力发电系统和光伏发电系统发电功率小，受天气和地理环境等条件影响较大，具有很大的局限性。研究表明，高空中风能和太阳能的开发价值要远大于低空。为提高能源利用率，在高空中同时获取风能和太阳能，实现风光互补，利用飞艇将其带入高空发电，可以获得更大的发电量。
经过检索发现，现有技术中已有相关技术方案公开，如中国专利申请号：2007203093253，申请日：2008年10月8日，发明创造名称为：太阳能和风能组合发电装置，该申请案公开了一种太阳能和风能综合发电装置，包括飞艇、太阳能积热板、风扇、电线和蓄电池，太阳能积热板覆盖在飞艇的外表面，风扇安装在飞艇的下箱体各侧面，电线一端与飞艇连接，一端与蓄电池连接。飞艇升空后，太阳能积热板可以将太阳能收集转化为电能，风吹动风扇转动可以将风能转化为电能，电能通过电线传输到地面的蓄电池利用。
上述方案中太阳能积热板覆盖在飞艇表面，由于太阳能积热板温度较高，很容易使飞艇表面破裂，使用寿命短，结构设置存在较大缺陷，还需进一步改进。
实用新型内容
1.实用新型要解决的技术问题
本实用新型的目的在于克服现有技术中光伏发电装置在与飞艇结合时易损坏飞艇的不足，提供了一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，本实用新型中光伏发电板通过帆布层连接在飞艇上，光伏发电板与帆布层之间留有间隙，易于散热，有效地避免了对飞艇的影响，能够高效的进行风能和光伏发电，使用寿命长。
2.技术方案
为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案为：
本实用新型的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，包括飞艇本体、风力发电机构和光伏发电机构，所述的光伏发电机构包括帆布层和光伏发电板，所述帆布层上阵列排布有凸起的支撑扣，光伏发电板固定在支撑扣上。
作为本实用新型更进一步的改进，帆布层的每条边上引出有至少两条连接绳，连接绳外端与飞艇本体上的连接扣相连。
作为本实用新型更进一步的改进，所述的帆布层由多个帆布块拼接而成，相邻帆布块之间留有间隙。
作为本实用新型更进一步的改进，所述风力发电机构设置在飞艇本体的两侧，该风力发电机构包括电机固定板、风力发电机和电机支撑柱，所述风力发电机固定在电机支撑柱的一端，且风力发电机的转轴与电机支撑柱垂直；电机支撑柱的另一端与电机固定板固连，在电机固定板的外缘设置有连接环，通过绳索把电机固定板固定在飞艇本体上。
作为本实用新型更进一步的改进，电机固定板与电机支撑柱之间设置有纵向支撑杆，该纵向支撑杆用于平衡风力发电机的重力。
作为本实用新型更进一步的改进，电机固定板与电机支撑柱之间设置有横向支撑杆，该横向支撑杆与风力发电机分别位于电机支撑柱相对的两侧。
作为本实用新型更进一步的改进，飞艇本体的尾部装有平衡板和定向板，平衡板用于控制飞艇本体的平衡，定向板用于使飞艇本体保持在迎风的方向。
作为本实用新型更进一步的改进，所述电力控制系统中设置有整流器、控制器、逆变器，用于转换吸收的能量；在地面设置有蓄电池组，所转换的电能通过导线存储在蓄电池组中。
作为本实用新型更进一步的改进，飞艇本体上的牵引拉绳连接在卷扬机的转轴上，该卷扬机通过地面固定板被固定。
3.有益效果
采用本实用新型提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本实用新型的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，在飞艇本体上设置帆布层，对飞艇本体形成防晒保护；光伏发电板通过凸起的支撑扣连接到帆布层，凸起的支撑扣能够使光伏发电板与帆布层之间有一定的距离，光伏发电板上的热量不会直接传输到飞艇本体上，减少热量对飞艇本体的损坏，延长了飞艇本体的使用寿命，减少了不必要的成本浪费，更符合节能减排的环境发展理念；
(2)本实用新型的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，在风力较大时，会进入帆布层与飞艇外表之间的间隙内，很容易破坏帆布层与飞艇本体之间的连接，而本发明中帆布层由多个帆布块拼接而成，相邻帆布块之间留有间隙，形成类似网状的结构，则侵入气流可以从帆布块之间的间隙内排出，减少破坏力，而且不影响发电机构的正常工作；
(3)本实用新型的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，利用电机固定板把风力发电机固定在飞艇本体的两侧，增加了接触面积，结构稳固，易于实现；所设置的纵向支撑杆能够平衡重力，横向支撑杆可平衡风力，结构强度更高；
(4)本实用新型的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，利用了风力发电和光伏发电的互补性，不管是有风还是有阳光都可以工作，很大程度上克服了天气和地理环境的影响，与地面相比，相同天气、相同器件情况下，单位时间发电量得到较大的提高；提高了输出功率，避免了传统能源发电对环境所造成的影响，用途范围更广，可以全天候工作。
附图说明
图1为本实用新型的基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置的结构示意图；
图2为本实用新型中帆布层与光伏发电板的排布结构示意图；
图3为本实用新型中帆布层与光伏发电板的连接示意图；
图4为本实用新型中风力发电机构的结构示意图。
示意图中的标号说明：1、飞艇本体；11、连接扣；12、平衡板；13、定向板；2、光伏发电机构；21、帆布层；22、光伏发电板；23、支撑扣；3、风力发电机构；31、电机固定板；32、风力发电机；33、电机支撑柱；34、横向支撑杆；35、纵向支撑杆；41、电力控制系统；42、蓄电池组；51、地面固定板；52、卷扬机；53、牵引拉绳。
具体实施方式
为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
实施例1
结合图1，本实施例的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，包括飞艇本体1、风力发电机构3和光伏发电机构2。飞艇是带有牵引绳类型的，飞艇本体1上设置有多个连接扣11，用于连接相关部件。本实施例在飞艇本体1两侧各取两个连接扣11，在连接扣11中系上子牵引拉绳，4根子牵引拉绳汇聚成牵引拉绳53，该牵引拉绳53下端缠绕在卷扬机52的转轴上，该卷扬机52通过地面固定板51被固定。通过卷扬机52的正转或翻转可实现飞艇本体1距离地面高度的调整。本实施例中设置的4根自牵引拉绳只是示例，实际中可根据需要设定，没有具体限制。
众所周知，橡胶材质经过太阳光长期照射时，会加快其老化速度，再加上光伏发电机构的聚热效应，飞艇的组成材质会很快老化，造成局部破裂，因而整个飞艇也就报废，无法继续使用。为了解决该问题，本实施例中的光伏发电机构2包括帆布层21和光伏发电板22，帆布层21上阵列排布有凸起的支撑扣23，支撑扣23的高度为1.5～3cm，光伏发电板22固定在支撑扣23上。
结合图3，由于支撑扣23具有一定高度，则光伏发电板22被支撑起来，光伏发电板22与飞艇本体1之间具有具有较大的间隙，光伏发电板22上的热量可以从间隙散失，减少对飞艇本体1的影响。此外，所设置的帆布层21可以把飞艇本体1遮挡住，防止太阳光直射，还能作为保护层，减少光伏发电板22的温度对飞艇本体1的影响，延长了飞艇本体的使用寿命，减少了不必要的成本浪费，更符合节能减排的环境发展理念；
本实施例中的电力控制系统41中设置有整流器、控制器、逆变器等，用于转换吸收的能量，并把电能通过导线存储到设置在地面的蓄电池组42中，还能对电池组的充放电状态进行监控和保护，同时提供直流输出或转化为交流输出，为用电器供电。传输导线可以和牵引拉绳53捆绑在一起，防止相互缠绕。
实施例2
结合图2，本实施例的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其基本结构与实施例1相同，其不同之处在于：本实施例中帆布层21由多个帆布块拼接而成，相邻帆布块之间留有间隙。
在风力较大时，会进入帆布层21与飞艇外表之间的间隙内，很容易破坏帆布层21与飞艇本体1之间的连接，而本发明中帆布层21由多个帆布块拼接而成，相邻帆布块之间留有间隙，形成类似网状的结构，则侵入气流可以从帆布块之间的间隙内排出，减少破坏力，而且不影响发电机构的正常工作。
实施例3
结合图4，本实施例的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其基本结构与实施例2相同，其不同之处在于：本实施例中风力发电机构3设置在飞艇本体1的两侧，该风力发电机构3包括电机固定板31、风力发电机32和电机支撑柱33，风力发电机32固定在电机支撑柱33的一端，且风力发电机32的转轴与电机支撑柱33垂直；电机支撑柱33的另一端与电机固定板31固连，在电机固定板31的外缘设置有连接环，用绳索把连接环与连接扣11连接在一起，则电机固定板31被固定在飞艇本体1上。飞艇本体1选用质量较轻的PVC材料制成，由于其内部为气体，无法直接固定风力发电机32，而所设置的电机固定板31不会弯折，增加了接触面积，能够克服飞艇本体1的缺陷，对风力发电机32的安装效果较好。
此外，电机固定板31与电机支撑柱33之间设置有纵向支撑杆35，该纵向支撑杆35用于平衡风力发电机32的重力；电机固定板31与电机支撑柱33之间设置有横向支撑杆34，该横向支撑杆34与风力发电机32分别位于电机支撑柱33相对的两侧，风力发电机32迎风面会受到较大的风力影响，而通过横向支撑杆34则能够增加结构强度，抵消一部风力施加到电机支撑柱33扭力。
需要说明的是，本实施例在飞艇本体1的尾部装有平衡板12和定向板13，平衡板12用于控制飞艇本体1的平衡，定向板13用于使飞艇本体1保持在迎风的方向，定向板13相当于尾翼，用于控制方向。由于具有定向板13，飞艇本体1保持在迎风的方向，从而使风力发电机32有较大的发电效率，结构设置合理。
本实用新型的光伏发电和风力发电一体化装置，利用了风力发电和光伏发电的互补性，不管是有风还是有阳光都可以工作，很大程度上克服了天气和地理环境的影响，与地面相比，相同天气、相同器件情况下，单位时间发电量得到较大的提高；提高了输出功率，避免了传统能源发电对环境所造成的影响，用途范围更广，可以全天候工作。整个系统由飞艇带入高空工作，极大地节约了土地资源，系统的大小还可根据用户的要求设定，能够满足较多的领域，整个系统清洁无污染，节能环保。本系统还可以兼有其他扩展功能，如将气象监测设备安装于飞艇上，发供电系统可以直接对气象监测设备供电，使用时没有具体限制。
以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，包括飞艇本体(1)、风力发电机构(3)和光伏发电机构(2)，其特征在于：所述的光伏发电机构(2)包括帆布层(21)和光伏发电板(22)，所述帆布层(21)上阵列排布有凸起的支撑扣(23)，光伏发电板(22)固定在支撑扣(23)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：帆布层(21)的每条边上引出有至少两条连接绳，连接绳外端与飞艇本体(1)上的连接扣(11)相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：所述的帆布层(21)由多个帆布块拼接而成，相邻帆布块之间留有间隙。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：所述风力发电机构(3)设置在飞艇本体(1)的两侧，该风力发电机构包括电机固定板(31)、风力发电机(32)和电机支撑柱(33)，所述风力发电机(32)固定在电机支撑柱(33)的一端，且风力发电机(32)的转轴与电机支撑柱(33)垂直；电机支撑柱(33)的另一端与电机固定板(31)固连，在电机固定板(31)的外缘设置有连接环，通过绳索把电机固定板(31)固定在飞艇本体(1)上。
5.根据权利要求4所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：电机固定板(31)与电机支撑柱(33)之间设置有纵向支撑杆(35)，该纵向支撑杆(35)用于平衡风力发电机(32)的重力。
6.根据权利要求4所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：电机固定板(31)与电机支撑柱(33)之间设置有横向支撑杆(34)，该横向支撑杆(34)与风力发电机(32)分别位于电机支撑柱(33)相对的两侧。
7.根据权利要求4所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：飞艇本体(1)的尾部装有平衡板(12)和定向板(13)，平衡板(12)用于控制飞艇本体(1)的平衡，定向板(13)用于使飞艇本体(1)保持在迎风的方向。
8.根据权利要求1所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：装置中的电力控制系统(41)中设置有整流器、控制器、逆变器，用于转换吸收的能量；在地面设置有蓄电池组(42)，所转换的电能通过导线存储在蓄电池组(42)中。
9.根据权利要求1所述的一种基于空中飞艇的光伏发电和风力发电一体化装置，其特征在于：飞艇本体(1)上的牵引拉绳(53)连接在卷扬机(52)的转轴上，该卷扬机(52)通过地面固定板(51)被固定。
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