CN206878535U - 风光互补离网电源系统及采用该电源系统的渔业增氧系统 - Google Patents

风光互补离网电源系统及采用该电源系统的渔业增氧系统 Download PDF

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董强
张崇梅
李伟
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Abstract

本实用新型提供了一种风光互补离网电源系统和一种采用该电源系统的渔业增氧系统,电源系统包括光伏方阵、蓄电单元、风力发电机和中央控制单元,光伏系统和风电系统的输出均至少分为两路,一路分别通过光伏充电控制电路和风电充电控制电路连接蓄电池组,增氧系统采用本实用新型的风光互补离网电源系统作为其增氧设备的电源系统。本实用新型可以将风力发电和太阳能发电结合起来,形成风能和光能互补的能源系统,以弥补风电和光电单独发电电量不足的缺陷。

Description

风光互补离网电源系统及采用该电源系统的渔业增氧系统
技术领域
本实用新型涉及一种风光互补离网电源系统,还涉及一种采用该电源系统的渔业增氧系统。
背景技术
目前,太阳能已经得到较为广泛的使用,通过太阳能电池将光能转化为电能。当用电设备为路灯、庭院灯或景观灯等需要夜间用电的用电设备时,通常太阳能电池的输出连接蓄电池的输入,在白天有光照的情况下由太阳能电池向蓄电池充电,在夜间或阴天没有光照的情况下通过蓄电池向路灯等灯源供电。当用电设备在白天有光照的情况下也需要用电时,例如太阳能热水器,也可以将太阳能电池的输出分为两路,一路向蓄电池供电,另一路直接向用电设备供电。这种太阳能技术在通常情况下是适宜的,但依然存在缺陷:由于太阳能电池产生的电量受太阳能电池板面积的限制,过大的太阳能电池板将导致很高的成本,特别是对于路灯等场合,一般不适宜安装很大面积的太阳能电池板,因此在出现连续阴天的情况下,仅仅依靠太阳能将不能很好地满足用电需要。
另一方面,风能作为一种清洁能源也逐渐得到应用,特别是对于一些风力资源较为丰富的地方,风能发电在环境保护和成本等多方面都具有一定的优势,但是风能发电也存在受自然条件影响较大的缺陷,仅仅依靠风力发电,在长时间弱风或无风的情况下,也不能很好地满足用电需要。
实用新型内容
为克服现有技术的上述缺陷,本实用新型提供了一种风光互补离网电源系统,该系统可以将风力发电和太阳能发电结合起来,形成风能和光能互补的能源系统,以弥补风电和光电单独发电电量不足的缺陷。
本实用新型还提供了一种渔业增氧系统,该系统采用风光互补离网电源系统作为渔业增氧设备的电源系统,利用风能和光能互补提高渔业增氧系统的电源可靠性。
本实用新型的技术方案为:
一种风光互补离网电源系统,包括光伏方阵和蓄电单元,还包括风力发电机和中央控制单元,所述光伏方阵的输出端设有光伏汇流电路,所述风力发电机的输出端设有风电变流电路,所述蓄电单元包括由一个或多个蓄电池组成的蓄电池组,所述蓄电池组设有蓄电池管理器,所述蓄电池组连接有供电端子,所述光伏汇流电路和所述风电变流电路的输出均至少分为两路,一路分别通过光伏充电控制电路和风电充电控制电路连接蓄电池组,另一路分别通过光伏供电控制电路和风电供电控制电路连接所述的供电端子,所述中央控制单元的蓄电池信息接入端连接所述蓄电池管理器的蓄电池信息输出端,所述中央控制单元的光伏充电控制端、风电充电控制端、光伏供电控制端和风电供电控制端分别连接所述光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路的控制端。
一种渔业增氧系统,包括渔业用的增氧设备和用于向所述增氧设备供电的电源系统,所述电源系统采用本实用新型公开的任意一种风光互补离网电源系统,所述增氧设备的电源接入端连接所述风光互补离网电源系统的供电端子。
本实用新型的有益效果为:由于本实用新型设置了风力发电机和太阳能电池两种不同的发电装置为蓄电池充电,可以将风能和太阳能转化为电能,由此只要风力条件或光照条件中任意一项符合要求,就可以向蓄电池充电,而实践中长时间同时出现阴天和弱风/无风的情况非常少,由此本实用新型大幅度减少了气候条件对用电的不利影响,极大地提高了电源系统的可靠性;另外,由于本系统可以同时利用风力和太阳能,由此也极大地提高了在正常情况下的发电能力。
附图说明
图1是本实用新型电路架构示意图;
图2是本实用新型一种实际实施方式的示意图。
具体实施方式
参见图1,本实用新型公开的风光互补离网电源系统包括光伏方阵和蓄电单元,还包括风力发电机和中央控制单元,所述光伏方阵的输出端通常可以设有光伏汇流电路,所述风力发电机的输出端通常可以设有风电变流电路,所述蓄电单元通常可以包括由一个或多个蓄电池组成的蓄电池组,所述蓄电池组设有蓄电池管理器(也可称为蓄电池管理系统),所述蓄电池组连接有供电端子,所述光伏汇流电路和所述风电变流电路的输出均至少分为两路,一路分别通过光伏充电控制电路和风电充电控制电路连接蓄电池组,另一路分别通过光伏供电控制电路和风电供电控制电路连接所述供电端子,所述中央控制单元的蓄电池信息接入端连接所述蓄电池管理器的蓄电池信息输出端,所述中央控制单元的光伏充电控制端、风电充电控制端、光伏供电控制端和风电供电控制端分别连接所述光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路的控制端。所述中央控制单元以及蓄电池管理器可以在相应软件的支持下,依据实际需要进行不同工作方式的控制,例如,当蓄电池组或者其中部分蓄电池应充电时且光伏系统(光伏方阵等)和/或风电系统(风力发电机等)的输出符合充电要求,具有充电能力时,蓄电池管理器控制蓄电池组或其中的部分蓄电池进入允许充电状态,中央控制单元控制光伏充电控制电路和/或风电充电控制电路接通蓄电池组或其中需要充电的蓄电池,通过光伏系统和/或风电系统给蓄电池/蓄电池组充电,当需要向用电设备供电时,根据设定的控制策略和实际需要,通过中央控制单元和/或蓄电池管理器控制光伏系统、风电系统和蓄电池组中的任意一个或多个向用电设备供电,通常在光伏系统和/或风电系统具有供电能力的情况下,优选采用光伏系统和/或风电系统供电,例如,白天日照充分的情况下,光伏系统具有良好的供电能力,可以使用光伏系统向用电设备供电,当风力适应于风电系统发电时,风电系统具有良好的供电能力,可以使用风电系统向用电设备供电,当光伏系统和风电系统不具有供电能力或供电能力不足时,例如夜间无风的情况下,当蓄电池组具有供电能力时,采用蓄电池组向用电设备供电,而在白天和/或风力适宜的情况下由光伏系统和/或风电系统向蓄电池组充电,补偿回蓄电池组消耗的电量,根据发电能力和实际需要,光伏系统和/或风电系统还可以同时向蓄电池组充电和向用电设备供电,而必要时,也可以以蓄电池组与光伏系统和/或风电系统同时向用电设备供电,以弥补光伏系统和/或风电系统供电能力的不足,当光伏系统或风电系统需要向用电设备供电时,中央控制单元控制相应的光伏供电开关或风电供电开关闭合,接通供电电路,当需要向蓄电池组充电时,中央控制单元控制相应的光伏冲电开关或风电冲电开关闭合,接通冲电电路,而蓄电池组的供电和充电状态则可以依据现有技术通过蓄电池管理器进行控制。
所述光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路可以分别设有光伏充电开关电路、风电充电开关电路、光伏供电开关电路和风电供电开关电路,光伏充电开关电路、风电充电开关电路、光伏供电开关电路和风电供电开关电路中的光伏充电开关、风电充电开关、光伏供电开关和风电供电开关以及下面涉及的其他开关电路中的开关均可以采用电控开关,例如继电器以及可控硅等电子开关,所述光伏汇流电路分别通过光伏充电开关电路和光伏供电开关电路连接蓄电池组和供电端子,所述风电变流电流分别通过风电充电开关电路和风电供电开关电路连接蓄电池组和供电端子,所述蓄电池管理器设有蓄电池供电开关电路,所述蓄电池组通过蓄电池供电开关电路连接所述供电端子。
所述蓄电池管理器可以设有蓄电池充电开关电路,所述光伏充电开关电路和风电充电开关电路均通过所述蓄电池充电开关电路连接所述蓄电池组。
所述蓄电池组可以设有用于同外部电路连接的正极接线端子和负极接线端子,所述蓄电池的正极接线端子的数量为一个或多个,以适应实际接线需要。
所述蓄电池的正极接线端子的多个正极接线端子优选相互并联(相互连接且等电位,例如,安装在同一个铜排上),所述蓄电池的负极接线端子的数量为一个或多个,所述蓄电池的负极接线端子的多个负极接线端子优选相互并联(相互连接且等电位,例如,安装在同一个铜排上),以方便使用者。
所述光伏阵列可以采用一个或多个太阳能电池板,所述太阳能电池板优选安装在能够使太阳能电池板旋转的电控光向(光线方向)跟踪机构上,所述电控光向跟踪机构的控制端连接所述中央控制单元的光伏方向控制端,所述中央控制单元的光向信息接入端连接有一个或多个光向探测器,所述中央控制单元根据光向探测器确定的光向(光线方向)控制电控光向跟踪机构动作,使太阳能电池板朝向光向。
所述光向探测器可以包括探测球体,所述探测球体的部分或全部球面上布有光感应元件,例如光敏二极管或光敏电阻,光感应元件的分布密度依据控制需要,其在球面上的分布范围至少应覆盖跟踪探测涉及的范围,所述球体内可以设有光向微处理器,所述光感应元件通过光向数据采集电路连接所述光向微处理器,所述光向微处理通过光向数据采集电路定期依次或轮询获得各所述光感应元件的光强信号并对比分析,由此确定光向,例如,某个方向上光感应元件感应到的光强最大且同一水平面上离的越远的光敏元件感应到的光强越小,则该光强最大的光感应元件所在的方向就是光向。这种球形光向探测器结构简单,对外部环境的适应性强,特别适合于渔业涉及的场合。
所述风力发电机可以安装在可旋转的电控风向跟踪机构上,所述电控风向跟踪机构的控制端连接所述中央控制单元的风电方向控制端,所述中央控制单元的风向信息接入端连接有一个或多个风向探测器,所述中央控制单元根据风向探测器确定的风向控制所述电控风向跟踪机构动作,使风力发电机顺应风向。
当所述用电设备包括交流用电设备时,所述交流用电设备的电源线路上可设有逆变器,并通过所述逆变器实现与所述供电端子连接。
参见图2,本实用新型的渔业增氧系统包括渔业用的增氧设备5和用于向所述增氧设备供电的电源系统,所述电源系统本实用新型公开的任意一种风光互补离网电源系统,所述增氧设备的电源接入端连接所述风光互补离网电源系统的供电端子。
本实用新型的渔业增氧系统还可以包括地面控制柜3、光伏安装支架和风电安装基础。
所述地面控制柜可以安装在地面上,也可以安装控制柜水上支架上或其他适宜地方,通过控制柜水上支架可以缩短控制柜与增氧设备之间的距离,方便使用。所述控制柜水上支架安装在水底基础上,可以直接埋入水底的土层中,也可以在水底设置水泥基础,所述地面控制柜位于水面的上方,所述蓄电池组、蓄电池管理器、中央控制单元、光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路均可以设置在所述地面控制柜内。
所述地面控制柜内优选设有用于架设蓄电池组的蓄电池支架,所述蓄电池组的底部与所述地面控制柜的底部之间留有间距,以避免潮气和积水等对蓄电池的损害,基于同样的目的,所述蓄电池管理器、中央控制单元、光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路位于所述蓄电池组的上方和/或侧面,安装高度(底部高度)均不低于所述蓄电池组的安装高度。
所述地面控制柜内可以设有湿度探测装置和温度探测装置,所述湿度探测装置和温度探测装置的输出分别接入所述中央处理单元的温度输入端和湿度输入端,所述地面控制柜的正面设有与所述中央控制单元连接的温度报警灯和湿度报警灯,以在温度或湿度超过限度时进行报警提示。
所述地面控制柜的正面可以设有显示器和人工操作装置,所述人工操作装置包括操作按键。
所述供电端子可以安装在所述地面控制柜内,或者,所述地面控制柜的侧壁上。当所述供电端子安装在所述地面控制柜内时,所述地面控制柜的侧壁上设有用于穿过增氧设备电源线缆的穿线孔。
所述光伏方阵2可以安装在所述光伏安装支架上,所述光伏安装支架设置在地面上、控制柜水上支架上或建筑物上。例如,当设有太阳能电池板和电控风向跟踪机构时,所述电控风向跟踪机构的基座安装在所述光伏安装支架上,所述电控风向跟踪机构的基座旋转连接有太阳能电池板轴并安装有用于驱动所述太阳能电池板轴转动的光向跟踪驱动装置,所述太阳能电池板轴优选为垂直轴。
当还设有光向探测器,特别是所述球形的光向探测器时,所述光向探测器固定安装在所述电控风向跟踪机构的基座上或者所述光伏安装支架上。
所述风力发电机1可以安装在风电安装基础上,所述风电安装基础上设有或者不设有用于安装所述风力发电机的风力发电机立柱。
所述控制柜水上支架、光伏安装支架和风电安装基础可以集成为一个系统支架4,由此将各设备都安装在这个系统支架上,以适应小型化和便利化要求。
本实用新型公开的各优选和可选的技术手段,除特别说明外及一个优选或可选技术手段为另一技术手段的进一步限定外,均可以任意组合,形成若干不同的技术方案。

Claims (10)

1.一种风光互补离网电源系统,包括光伏方阵和蓄电单元,所述光伏方阵的输出端设有光伏汇流电路,其特征在于还包括风力发电机和中央控制单元,所述风力发电机的输出端设有风电变流电路,所述蓄电单元包括蓄电池组,所述蓄电池组由一个蓄电池组成或者由多个蓄电池组成,所述蓄电池组设有蓄电池管理器,所述蓄电池组连接有供电端子,所述光伏汇流电路和所述风电变流电路的输出均至少分为两路,一路分别通过光伏充电控制电路和风电充电控制电路连接蓄电池组,另一路分别通过光伏供电控制电路和风电供电控制电路连接所述的供电端子,所述中央控制单元的蓄电池信息接入端连接所述蓄电池管理器的蓄电池信息输出端,所述中央控制单元的光伏充电控制端、风电充电控制端、光伏供电控制端和风电供电控制端分别连接所述光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路的控制端。
2.如权利要求1所述的系统,其特征在于所述光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路分别设有光伏充电开关电路、风电充电开关电路、光伏供电开关电路和风电供电开关电路,所述光伏汇流电路分别通过光伏充电开关电路和光伏供电开关电路连接蓄电池组和供电端子,所述风电变流电流分别通过风电充电开关电路和风电供电开关电路连接蓄电池组和供电端子,所述蓄电池管理器设有蓄电池供电开关电路,所述蓄电池组通过蓄电池供电开关电路连接所述供电端子。
3.如权利要求1所述的系统,其特征在于所述蓄电池管理器设有蓄电池充电开关电路,所述光伏充电开关电路和风电充电开关电路均通过所述蓄电池充电开关电路连接所述蓄电池组。
4.如权利要求1所述的系统,其特征在于所述蓄电池组设有用于同外部电路连接的正极接线端子和负极接线端子,所述蓄电池的正极接线端子的数量为一个或多个,所述蓄电池的正极接线端子的多个正极接线端子相互并联,所述蓄电池的负极接线端子的数量为一个或多个,所述蓄电池的负极接线端子的多个负极接线端子相互并联。
5.如权利要求1所述的系统,其特征在于光伏阵列采用一个或多个太阳能电池板,所述太阳能电池板安装在能够使太阳能电池板旋转的电控光向跟踪机构上,所述电控光向跟踪机构的控制端连接所述中央控制单元的光伏方向控制端,所述中央控制单元的光向信息接入端连接有一个或多个光向探测器,所述中央控制单元根据光向探测器确定的光向控制电控光向跟踪机构动作,使太阳能电池板朝向光向。
6.如权利要求5所述的系统,其特征在于所述光向探测器包括探测球体,所述探测球体的部分或全部球面上布有光感应元件,所述球体内设有光向微处理器,所述光感应元件通过光向数据采集电路连接所述光向微处理器,所述光向微处理通过光向数据采集电路定期依次获得各所述光感应元件的光强信号并对比分析,由此确定光向。
7.如权利要求1所述的系统,其特征在于所述风力发电机安装在可旋转的电控风向跟踪机构上,所述电控风向跟踪机构的控制端连接所述中央控制单元的风电方向控制端,所述中央控制单元的风向信息接入端连接有一个或多个风向探测器,所述中央控制单元根据风向探测器确定的风向控制所述电控风向跟踪机构动作,使风力发电机顺应风向。
8.如权利要求1所述的系统,其特征在于当用电设备包括交流用电设备时,所述交流用电设备的电源线路上设有逆变器,并通过所述逆变器实现与所述供电端子连接。
9.一种渔业增氧系统,包括渔业用的增氧设备和用于向所述增氧设备供电的电源系统,其特征在于所述电源系统采用权利要求1-8中任意一项所述的风光互补离网电源系统,所述增氧设备的电源接入端连接所述风光互补离网电源系统的供电端子。
10.如权利要求9所述的渔业增氧系统,其特征在于还包括地面控制柜、光伏安装支架和风电安装基础,所述地面控制柜安装在地面上或者安装控制柜水上支架上,所述控制柜水上支架安装在水底基础上,所述地面控制柜位于水面的上方,所述蓄电池组、蓄电池管理器、中央控制单元、光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路均设置在所述地面控制柜内,所述地面控制柜内设有用于架设蓄电池组的蓄电池支架,所述蓄电池组的底部与所述地面控制柜的底部之间留有间距,所述蓄电池管理器、中央控制单元、光伏充电控制电路、风电充电控制电路、光伏供电控制电路和风电供电控制电路位于所述蓄电池组的上方和/或侧面,安装高度均不低于所述蓄电池组的安装高度,所述地面控制柜内设有湿度探测装置和温度探测装置,所述湿度探测装置和温度探测装置的输出分别接入所述中央控制单元的温度输入端和湿度输入端,所述地面控制柜的正面设有与所述中央控制单元连接的显示器、人工操作装置、温度报警灯和湿度报警灯,所述人工操作装置包括操作按键,所述供电端子安装在所述地面控制柜内或者所述地面控制柜的侧壁上,当所述供电端子安装在所述地面控制柜内时,所述地面控制柜的侧壁上设有用于穿过增氧设备电源线缆的穿线孔,所述光伏方阵安装在所述光伏安装支架上,所述光伏安装支架设置在地面上、控制柜水上支架上或建筑物上,所述风力发电机安装在风电安装基础上,所述风电安装基础上设有或者不设有用于安装所述风力发电机的风力发电机立柱。
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CN109004732A (zh) * 2018-07-11 2018-12-14 佛山市众盈电子有限公司 一种风光互补充电控制系统
CN112352731A (zh) * 2020-11-04 2021-02-12 天河超级计算淮海分中心 一种风光互补型增氧设备

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