CN206620082U - 风光发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种风光发电系统，风光发电系统包括：支撑架，支撑架具有轴线；光伏叶片，一端铰接在支撑架的一端，光伏叶片能够绕支撑架的轴线转动；调整组件，调整组件用于调整光伏叶片与支撑架的轴线之间的夹角大小。应用本实用新型的技术方案，光伏叶片不仅可以作为光伏发电装置，同时通过调整光伏叶片位置状态变换为风机的叶片，充分发挥风光发电互补的特性。

Description

风光发电系统

技术领域

本实用新型涉及发电装置领域，具体而言，涉及一种风光发电系统。

背景技术

随着社会的发展，能源的消耗越来越大，能源急缺甚至枯竭已成为人类发展上即将面临的严峻问题。为此，寻求可再生，无污染的新型能源替代现有的紧缺能源是缓解当前发展现状的有效办法。风能和光能都属于无污染型的可再生能源，太阳能和风能发电正逐步形成产业。然而，在现有技术上，这种产业结构大多局限于独立的太阳能发电站或独立的风能发电站，它们都是大型的定点装置，并不具有灵活和机动性能。在现有成果中，很少出现具有风、光一体化功能的发电机组，而出现的具有风、光发电一体化功能的设备只是将风力发电机和光伏组件在系统中的模块化的组合集成使用。在我国西部地区，人烟稀少，用大型的发电装置并不划算，而且还有牧民，他们需要能够随时的移动、搬迁，这对发电装置机动性要求很高，况且在西部地区风能和光能也非常充裕，因此，具备灵活和机动性能特点的风、光一体化发电设备有很大的应用空间。

实用新型内容

本实用新型实施例中提供一种风光发电系统，以达到提高能源利用率的目的。

为实现上述目的，本实用新型实施例提供一种风光发电系统，风光发电系统包括：支撑架，支撑架具有轴线；光伏叶片，一端铰接在支撑架的一端，光伏叶片能够绕支撑架的轴线转动；调整组件，调整组件用于调整光伏叶片与支撑架的轴线之间的夹角大小。

进一步地，调整组件设置在支撑架上并与光伏叶片驱动连接，调整组件能够沿支撑架的轴线方向移动。

进一步地，调整组件包括驱动组件、调整丝杠、螺母组件和伸缩架，调整丝杠同轴设置在支撑架内；驱动组件与调整丝杠连接，驱动组件能够驱动调整丝杠相对于支撑架转动；螺母组件设置在调整丝杠上并能沿调整丝杠的轴线方向移动；伸缩架的一端与螺母组件铰接，伸缩架的另一端与光伏叶片的另一端铰接。

进一步地，光伏叶片为多个，沿支撑架的周向间隔均布，伸缩架也为多个，每个伸缩架的一端均与螺母组件铰接，每个伸缩架的另一端均与对应的光伏叶片的另一端铰接。

进一步地，螺母组件包括丝杠螺母和螺母套座，螺母套座固定在丝杠螺母上，丝杠螺母能够带动螺母套座一起相对于调整丝杠轴向移动，伸缩架的一端铰接在螺母套座上。

进一步地，风光发电系统还包括电组件，发电组件连接在支撑架上并位于光伏叶片相反的一端；驱动组件为步进电机，步进电机包括输出轴和壳体，输出轴与调整丝杠固定连接，壳体的一端与支撑架固定连接，壳体的另一端与发电组件固定连接。

进一步地，发电组件包括定子、转子和底座，定子固定在底座上，转子套设在定子内，壳体的另一端与转子固定连接。

进一步地，调整丝杠外套设有第一伸缩防尘罩和第二伸缩防尘罩，第一伸缩防尘罩一端与支撑架的一端固定，第一伸缩防尘罩的另一端与螺母组件固定，第二伸缩防尘罩的一端与支撑架的另一端固定，第二伸缩防尘罩的另一端与螺母组件固定。

进一步地，风光发电系统还包括安装架，安装架的一端与支撑架的一端铰接，安装架的另一端与调整组件铰接，光伏叶片固定在安装架上。

进一步地，调整组件包括液压驱动组件和伸缩架，液压驱动组件与支撑架同轴设置，液压驱动组件包括活塞杆；伸缩架的一端与活塞杆铰接，伸缩架的另一端与光伏叶片的另一端铰接。

进一步地，支撑架的一端上设置有指示灯。

应用本实用新型的技术方案，

1、光伏叶片不仅可以作为光伏发电装置，同时通过调整光伏叶片位置状态变换为风机的叶片，充分发挥风光发电互补的特性。

2、光伏叶片的夹角可根据光照情况自动调节，增加光伏发电的效率调节。随着伸缩架的伸缩程度变化，可以形成类光伏棚或风机的结构，集多功能一体化。

3、风、光产生的电能可以通过蓄电池储存，也可以并入电网，系统中设有插座，可以为手机、电动车等设备充电。

附图说明

图1是本实用新型风光发电系统实施例的剖视图；

图2是本实用新型风光发电系统实施例处于纯光伏发电模式的三维结构示意图；

图3是本实用新型风光发电系统实施例处于风光互补发电模式中夹角较小时的三维结构示意图；

图4是本实用新型风光发电系统实施例处于风光互补发电模式中夹角较大时的三维结构示意图；

图5是本实用新型风光发电系统实施例处于纯风力发电模式的三维结构示意图；

图6是图5的俯视图；

图7是本实用新型风光发电系统实施例的电能控制图；

图8是本实用新型风光发电系统实施例光伏叶片夹角控制策略图。

附图标记说明：11、支撑架；12、安装架；20、光伏叶片；30、调整组件；31、调整丝杠；32、伸缩架；33、步进电机；34、丝杠螺母；35、螺母套座；40、发电组件；41、定子；42、转子；43、底座；50、指示灯；61、第一伸缩防尘罩；62、第二伸缩防尘罩。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

如图1至图6所示，本实用新型实施例提供了一种风光发电系统，风光发电系统包括支撑架11、光伏叶片20、调整组件30、发电组件40和控制组件。支撑架11具有轴线。光伏叶片20一端铰接在支撑架11的一端，光伏叶片20能够绕支撑架11的轴线转动(本实用新型实施例中为光伏叶片20能够带动支撑架11一起转动)。调整组件30用于调整光伏叶片20与支撑架11的轴线之间的夹角大小。

设置调整组件30使光伏叶片20既可以作为光伏发电装置使用，也可以作为风机叶片使用，能够充分发挥风光发电互补的特性。

调整组件30设置在支撑架11上并与光伏叶片20驱动连接，调整组件30设置于支撑架11上并能够沿支撑架11的轴线方向移动。具体地，调整组件30与光伏叶片20铰接。

本实用新型实施例中，调整组件30可以将光伏叶片20固定在水平位置和竖直位置之间的任何位置。

风光发电系统还包括安装架12，安装架12的一端与支撑架11的一端铰接，安装架12的另一端与调整组件30铰接，光伏叶片20固定在安装架12上。本实用新型实施例中，上述光伏叶片20随着安装架12一起相对于支撑架11摆动，从而实现光伏叶片20与支撑架11的轴线之间的夹角调节。

如图1所示，本实用新型实施例中的调整组件30包括驱动组件、调整丝杠31、螺母组件和伸缩架32。调整丝杠31同轴设置在支撑架11内。驱动组件与调整丝杠31连接，驱动组件能够驱动调整丝杠31相对于支撑架11转动。螺母组件设置在调整丝杠31上并能沿调整丝杠31的轴线方向移动。伸缩架32的一端与螺母组件铰接，伸缩架32的另一端与光伏叶片20(安装架12)的另一端铰接。

当驱动组件驱动调整丝杠31转动时，螺母组件相对于调整丝杠31轴线方向上下移动，从而带动伸缩架32的一端一起上下移动。当螺母组件由调整丝杠31的下端向上移动时，伸缩架32向上撑开，使光伏叶片20的另一端远离支撑架11。当螺母组件由调整丝杠31的上端向下移动时，伸缩架32向下回缩，使光伏叶片20的另一端靠近支撑架11。

需要说明的是，当光伏叶片20在风力驱动下带动支撑架11转动时，上述调整丝杠31、螺母组件和伸缩架32均能够随光伏叶片20一起转动，即在风力驱动下，调整丝杠31、螺母组件、伸缩架32与支撑架11不发生转动。

优选地，光伏叶片20为多个，沿支撑架11的周向间隔均布，伸缩架32也为多个，每个伸缩架32的一端均与螺母组件铰接，每个伸缩架32的另一端均与对应的光伏叶片20的另一端铰接。将多个伸缩架32的另一端均铰接固定在螺母组件上，能够保证上述多个伸缩架32的撑开和收缩同步。

本实用新型实施例中，螺母组件包括丝杠螺母34和螺母套座35，螺母套座35固定在丝杠螺母34上，丝杠螺母34能够带动螺母套座35一起相对于调整丝杠31轴向移动，上述多个伸缩架32的一端均铰接在螺母套座35上。螺母套座35的直径大于调整丝杠31的直径，使螺母套座35与调整丝杠31之间存在滑动间隙。

优选地，调整丝杠31外套设有第一伸缩防尘罩61和第二伸缩防尘罩62，第一伸缩防尘罩61一端与支撑架11的一端固定，第一伸缩防尘罩61的另一端与螺母套座35固定。第二伸缩防尘罩62的一端与支撑架11的另一端固定，第二伸缩防尘罩62的另一端与丝杠螺母34固定。上述第一伸缩防尘罩61和第二伸缩防尘罩62均可以随着螺母组件一起沿调整丝杠31轴向伸缩。设置第一伸缩防尘罩61和第二伸缩防尘罩62能够有效防尘。

进一步地，驱动组件为步进电机33，步进电机33包括输出轴和壳体，输出轴与调整丝杠31固定连接，壳体的一端与支撑架11固定连接，壳体的另一端与发电组件40固定连接。

当需要调整光伏叶片20的位置时，步进电机33驱动调整丝杠31对应转动，从而使螺母组件沿竖直方向上下移动，进而在伸缩架32的作用下改变光伏叶片20的位置。同时，由于步进电机本身具有自锁功能，当上述光伏叶片20在风力作用下带动支撑架11转动时，可以使步进电机整体一起转动。由于步进电机的壳体与发电组件40连接，当光伏叶片20转动时，可以实现发电。

本实用新型实施例中，发电组件40包括定子41、转子42和底座43，定子41固定在底座43上，转子42套设在定子41内，壳体的另一端与转子42固定连接。

优选地，在底座43处可以设置有蓄电池，用于存储电能。上述底座43上还可以设置有逆变器和供电接口，用于为其他设备充电。支撑架11的一端上设置有指示灯50，可以作为照明灯或者故障报警灯使用。

如图7和图8所示，上述控制组件包括辐射传感器、风向风速传感器、位置控制器、太阳能控制器(MPPT控制器)、逆变器(DC/AC)和风光补偿器。由于上述部件均是现有技术，上述部件的具体结构以及连接关系此处不再赘述。

本实用新型实施例中，风力发电和光伏发电分别通过MPPT控制器，并在风光补偿器中实现合并，所产生的电能既可以储存在蓄电池中或直接用于直流负载，又可以通过DC/AC并入电网或用于交流负载。底座上设有插座，可以为手机、电动车等设备充电，系统相当于一个充电站，可以实现发用电一体化功能，整体系统的电能控制策略如图所示。除此之外，整体系统还具有一定的美观性，可以用于公园、沙滩等区域的观景物。

本实用新型实施例具有以下工作模式：

1、纯光伏发电模式

无风光照良好环境下，光伏叶片20可以通过伸缩架32伸缩完全展开(如图1和图2)，光伏叶片20呈平铺状态，风光发电系统相当于一个光伏棚，可以遮阳、挡雨，提供休息场所。此时，风光发电系统是纯光伏发电的工作模式，光伏所产生的电能可以并入电网或储存在蓄电池当中。同时，辐照传感器和风向风速传感器采集的数据可以实时反馈给位置控制器，位置控制器对步进电机33进行控制，步进电机33带动调整丝杠31旋转，使得丝杠螺母34直线运动，从而改变光伏叶片20的夹角，实现光伏板的夹角可根据光照情况自动调节的功能，增加了光伏发电的效率，控制策略如图6所示。

2、风光互补发电模式

如图3和图4所示，有风且光照良好的环境下，光伏叶片20同样可以通过位置控制器对步进电机33的控制策略进行夹角的调节。此时，光伏叶片可相当于风机的叶片，风作用于光伏叶片20上，光伏叶片20带动转子42绕着定子41旋转，产生电能，如图3和图4所示。此时，光伏叶片20不仅可以作为光伏发电装置，同时通过调整光伏叶片20位置状态变换为风机的叶片进行风力发电，充分发挥了风光发电互补的特性。

3、纯风力发电模式

如图5和图6所示，有风但光照不好的环境下，尤其是夜间和阴雨天，光伏叶片20可以通过伸缩架32完全收缩，如图5和图6所示，光伏叶片20呈竖直状态，类似风机的叶片且迎风状态最佳。此时，系统处于纯风力发电的工作模式，弥补了单纯光伏发电设备在夜间和阴雨天无法发电的问题，风力发电所产生的电能同样可以并入电网或储存在蓄电池当中。

当然本实用新型并不限于上述实施例，例如在一种未图示的实施例中，调整组件包括液压驱动组件和伸缩架，液压驱动组件与支撑架同轴设置，液压驱动组件包括活塞杆；伸缩架的一端与活塞杆铰接，伸缩架的另一端与光伏叶片的另一端铰接。在该实施例中，除上述结构外，其他结构以及工作原理均与在先实施例中相同，此处不再赘述。

当然，在另外一种实施例中，还可以采用气压驱动替代上述实施例中调整丝杠31和螺母组件的配合形式。

本实用新型实施例中的风光发电系统可以用于光伏路灯、光伏广告牌或者光伏棚等。在实际应用时，可以根据不同应用环境适当增加防尘、防水等组件。

当然，以上是本实用新型的优选实施方式。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型基本原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (11)

1.一种风光发电系统，其特征在于，所述风光发电系统包括：

支撑架(11)，所述支撑架(11)具有轴线；

光伏叶片(20)，一端铰接在所述支撑架(11)的一端，所述光伏叶片(20)能够绕所述支撑架(11)的轴线转动；

调整组件(30)，所述调整组件(30)用于调整所述光伏叶片(20)与所述支撑架(11)的轴线之间的夹角大小。

2.根据权利要求1所述的风光发电系统，其特征在于，所述调整组件(30)设置在所述支撑架(11)上并与所述光伏叶片(20)驱动连接，所述调整组件(30)能够沿支撑架(11)的轴线方向移动。

3.根据权利要求2所述的风光发电系统，其特征在于，所述调整组件(30)包括驱动组件、调整丝杠(31)、螺母组件和伸缩架(32)，

所述调整丝杠(31)同轴设置在所述支撑架(11)内；

所述驱动组件与所述调整丝杠(31)连接，所述驱动组件能够驱动所述调整丝杠(31)相对于所述支撑架(11)转动；

所述螺母组件设置在所述调整丝杠(31)上并能沿所述调整丝杠(31)的轴线方向移动；

所述伸缩架(32)的一端与所述螺母组件铰接，所述伸缩架(32)的另一端与所述光伏叶片(20)的另一端铰接。

4.根据权利要求3所述的风光发电系统，其特征在于，所述光伏叶片(20)为多个，沿所述支撑架(11)的周向间隔均布，所述伸缩架(32)也为多个，每个所述伸缩架(32)的一端均与所述螺母组件铰接，每个所述伸缩架(32)的另一端均与对应的所述光伏叶片(20)的另一端铰接。

5.根据权利要求3所述的风光发电系统，其特征在于，所述螺母组件包括丝杠螺母(34)和螺母套座(35)，所述螺母套座(35)固定在所述丝杠螺母(34)上，所述丝杠螺母(34)能够带动所述螺母套座(35)一起相对于所述调整丝杠(31)轴向移动，所述伸缩架(32)的一端铰接在所述螺母套座(35)上。

6.根据权利要求3所述的风光发电系统，其特征在于，风光发电系统还包括发电组件(40)，所述发电组件(40)连接在所述支撑架(11)上并位于所述光伏叶片(20)相反的一端；

所述驱动组件为步进电机(33)，所述步进电机(33)包括输出轴和壳体，所述输出轴与所述调整丝杠(31)固定连接，所述壳体的一端与所述支撑架(11)固定连接，所述壳体的另一端与所述发电组件(40)固定连接。

7.根据权利要求6所述的风光发电系统，其特征在于，所述发电组件(40)包括定子(41)、转子(42)和底座(43)，所述定子(41)固定在所述底座(43)上，所述转子(42)套设在所述定子(41)内，所述壳体的另一端与所述转子(42)固定连接。

8.根据权利要求3所述的风光发电系统，其特征在于，所述调整丝杠(31)外套设有第一伸缩防尘罩(61)和第二伸缩防尘罩(62)，所述第一伸缩防尘罩(61)一端与所述支撑架(11)的一端固定，所述第一伸缩防尘罩(61)的另一端与所述螺母组件固定，所述第二伸缩防尘罩(62)的一端与所述支撑架(11)的另一端固定，所述第二伸缩防尘罩(62)的另一端与所述螺母组件固定。

9.根据权利要求1所述的风光发电系统，其特征在于，所述风光发电系统还包括安装架(12)，所述安装架(12)的一端与所述支撑架(11)的一端铰接，所述安装架(12)的另一端与所述调整组件(30)铰接，所述光伏叶片(20)固定在所述安装架(12)上。

10.根据权利要求1所述的风光发电系统，其特征在于，所述调整组件(30)包括液压驱动组件和伸缩架，

所述液压驱动组件与所述支撑架(11)同轴设置，所述液压驱动组件包括活塞杆；

所述伸缩架的一端与所述活塞杆铰接，所述伸缩架的另一端与所述光伏叶片(20)的另一端铰接。

11.根据权利要求1所述的风光发电系统，其特征在于，所述支撑架(11)的一端上设置有指示灯(50)。