CN209608580U - 基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，涉及环保发电技术领域。本实用新型包括风电组件、光伏组件、电控组件和污水处理站，光伏组件的太阳能光伏板设置在污水处理站的外侧壁上，太阳能光伏板一端与污水处理站的外侧壁铰接，另一端连接一支撑杆，支撑杆设置在导向槽内并可沿导向槽往复运动，还设有连接支撑杆和导向槽的紧固件。解决了风能、太阳能互补的发电系统如何合理的设置在污水处理站的技术问题。适用于污水处理站的照明供电。本实用新型风能和太阳能互补发电，具有环保、稳定性和可靠性高、性价比高和维护简单的优点，能为污水处理站的照明设备提供稳定、清洁的电能；并且光伏组件的安装方便，设置合理。

Description

基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统

技术领域

本实用新型涉及环保发电技术领域，具体涉及基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统。

背景技术

能源是国民经济发展和人民生活必须的重要物质基础。在过去的200多年里，建立在煤炭、石油、天然气等化石燃料基础上的能源体系极大的推动了人类社会的发展。但是人类在使用化石燃料的同时，也带来了严重的环境污染和生态系统破坏。

环保问题一直以来都是社会重点关注的问题之一，而污水是环保问题中的重中之重。近年来，我国的污水处理行业发展迅猛。污水处理站是污水处理的主要设施，因此，污水处理站的规模不断扩大，数量也不断增加。污水处理站为保证正常的运行维护，需要在污水处理站的室外及附件的道路设置照明设备。但是由于部分污水处理站采用微动力或无动力处理工艺，污水处理站本身并无法为其室外及道路的照明提供电能。而当该污水处理站地处偏远时，从村镇处引线取电照明较为困难，线路的铺设和维护难度很高。并且由于污水处理站的分布过于离散，为了单个污水处理站单独铺设线路的投入成本过高。

风能和太阳能是清洁的可再生能源，风力发电和太阳能光伏发电在能源行业已被普遍使用。风能、太阳能互补的发电系统也被广泛应用于能源行业中，风能和太阳能互补的发电系统能有效弥补单独的风力发电或单独的太阳能发电的不稳定性。因此将风能和太阳能互补的发电系统引入到污水处理站中，为污水处理站的照明提供电能，是具有实际的应用前景和应用价值的。现有技术中，用于进行光能发电的主要部件为太阳能光伏板，太阳能光伏板通常安装在建筑物的屋顶或用电设备的外部。而污水处理站一般为狭长的结构，其屋顶的宽度很小，导致将太阳能光伏板吊至污水处理站屋顶并安装的过程不易实现，安装困难。而将太阳能光伏板安装在污水处理站的外部则会使太阳能光伏板与污水处理站之间的连接线变长，并且需要通过地埋的方式对连接线进行保护，增加了安装步骤和安装成本。因此，如何合理有效地将风能、太阳能互补的发电系统应用于污水处理站的照明供电，是一个需要解决的问题。

实用新型内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型目的在于提供基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统。本实用新型通过风能和太阳能互补发电，具有环保、稳定性和可靠性高、性价比高和维护简单的优点，能为污水处理站的照明设备提供稳定、清洁的电能；并且光伏组件的安装方便，设置合理。

本实用新型所述的基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，包括风电组件、光伏组件、电控组件和污水处理站，所述的风电组件和光伏组件均与电控组件电连接；所述的电控组件设置在污水处理站的内部，所述的风电组件设置在污水处理站的外部，所述的光伏组件包括太阳能光伏板，所述的太阳能光伏板设置在污水处理站的外侧壁上，所述的太阳能光伏板一端与污水处理站的外侧壁铰接，另一端连接一支撑杆，所述的污水处理站在与支撑杆相对应的位置设有与支撑杆相适配的导向槽，所述的支撑杆设置在导向槽内并可沿导向槽往复运动，还设有连接支撑杆和导向槽的紧固件。

优选地，所述的支撑杆上设有第一通孔，所述的导向槽的两侧槽壁设有若干个与第一通孔相适配的第二通孔，所述的紧固件连接第一通孔和第二通孔。

优选地，所述的第一通孔和第二通孔均为螺纹孔，所述的紧固件为螺栓。

优选地，所述的支撑杆远离太阳能光伏板的一端设有推拉部，所述的推拉部自支撑杆处向支撑杆的两侧延伸。

优选地，所述的支撑杆在第一通孔远离推拉部的一侧设有限位部。

本实用新型所述的基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，其优点在于：

1、综合利用风能和太阳能进行发电，能有效利用各个季节的光照和风力进行发电，一方面充分利用了风能和太阳能，另一方面解决了单独的风能或单独的太阳能在发电时所存在的不稳定性。能实现持续稳定的供电，为污水处理站附件的照明设备提供稳定、清洁的电能。无需从附近村镇布线取电，解决了偏远区域的污水处理站的照明设备取电困难的问题。并且通过风能和太阳能发电，也能减少燃烧发电所带来的污染，还可节约用电成本，具有良好的社会效益和经济效益。电控组件设置在污水处理站内，能有效保护电控组件。太阳能光伏板设置在污水处理站的两侧壁，采用壁装的方式，使太阳能光伏板能稳定安装在污水处理站的外表面上，能够稳定持续地采集太阳能。壁装的安装方式在安装时也更为方便，不会使太阳能光伏板与电控组件之间的连接线长度过长和暴露在外，能减少安装步骤和安装成本，有效保护太阳能光伏板与电控组件之间的连接线。相对于安装在地面的太阳能光伏板，由于其所在高度较高，能更有效地采集太阳能。并且可以调节支撑杆的位置来调节太阳能光伏板的倾斜角度，可根据不同的季节或不同时段调节太阳能光伏板的倾斜角度，使太阳能光伏板能更有效的采集太阳能用于发电。

2、所述的支撑杆上设有第一通孔，所述的导向槽的两侧槽壁设有若干个与第一通孔相适配的第二通孔，所述的紧固件连接第一通孔和第二通孔。通孔加工方便，通过紧固件穿过第一通孔和第二通孔可以将支撑杆与导向槽固定，支撑杆支撑太阳能光伏板，使其固定。固定效果好，拆装方便。

3、所述的第一通孔和第二通孔均为螺纹孔，所述的紧固件为螺栓。螺纹孔加工方便，连接稳固。

4、所述的支撑杆远离太阳能光伏板的一端设有推拉部，所述的推拉部自支撑杆处向支撑杆的两侧延伸。推拉部用于供操作人员手持推拉部拉动支撑杆，在调整太阳能光伏板的角度时更易操作。

5、支撑杆在第一通孔远离推拉部的一侧设有限位部。限位部用于对支撑杆的运动进行限位，防止太阳能光伏板与支撑杆的连接一端与污水处理站的侧面发生碰撞。

附图说明

图1是本实用新型所述基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统的结构示意图；

图2是支撑杆与导向槽的连接关系示意图。

附图标记说明：1-风电组件，2-光伏组件，21-太阳能光伏板，22-支撑杆，221-限位部，222-推拉部，223-第一通孔，3-电控组件，4-污水处理站，41-导向槽，411-第二通孔，5-紧固件，6-滑块。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的基于污水处理站4室外及道路照明的风光互补发电系统，包括风电组件1、光伏组件2、电控组件3和污水处理站4，所述的风电组件1和光伏组件2均与电控组件3电连接；所述的电控组件3设置在污水处理站4的内部，所述的风电组件1设置在污水处理站4的外部，所述的光伏组件2包括太阳能光伏板21，所述的太阳能光伏板21设置在污水处理站4的外侧壁上，所述的太阳能光伏板21一端与污水处理站4的外侧壁铰接，另一端连接一支撑杆22，所述的污水处理站4在与支撑杆22相对应的位置设有与支撑杆22相适配的导向槽41，所述的支撑杆22设置在导向槽41内并可沿导向槽41往复运动，还设有连接支撑杆22和导向槽41的紧固件5。所述的污水处理站4的外侧壁设有一竖直延伸的凹槽，凹槽内设有滑块6，太阳能光伏板21的一端与滑块6铰接。滑块6可在凹槽内滑动。滑块与凹槽之间通过螺栓锁紧。当需要调整太阳能光伏板21的倾斜角度时，拆卸螺栓，使滑块能沿凹槽运动，当支撑杆22在导向槽41内运动时，支撑杆22推动太阳能光伏板21，使太阳能光伏板21推动滑块6在凹槽内运动，进而调节太阳能光伏板21的倾斜角度。在调节完毕后分别锁紧支撑杆22与导向槽41、滑块6与凹槽之间的螺栓，就能固定太阳能光伏板21。

电控组件3主要包括控制器和蓄电池。控制器由主电路板和控制电路板两部分组成。主电路板主要包括不控整流器、dc/dc变换器、防反充二极管等。控制电路板负责整个系统的控制工作，是控制核心部分，其外围电路包括电流采样电路，功率管驱动电路，保护电路，通讯电路，辅助电源电路等。风电组件1和光伏组件2的电压输出端均通过控制器耦接到蓄电池的输入端。电流采样电路包含三路，其一电流采样电路耦接光伏组件2的内部电路，用于生成并输出第一采样信号；其二电流采样电路耦接风电组件1的内部电路，用于生成并输出第二采样信号；其三电流采样电路耦接蓄电池，用于生成并输出第三采样信号。第一采样信号、第二采样信号和第三采样信号均通过数模转换电路转换成数字信号后输入到控制器中。控制器根据三个采样信号控制蓄电池充电、放电等步骤的进行。以上仅仅简要描述光伏组件2、风电组件1与电控组件3之间的连接关系，上述的光伏组件2、风电组件1、蓄电池和控制器之间的连接关系与控制方法均为现有技术，本实用新型不对上述的连接关系和控制方法做出改进。光伏组件2是通过太阳能光伏板21将太阳能转化为电能的设备，风电组件1的主体为风力发电机。太阳能光伏板21与风力发电机均为现有技术，本实用新型不对这二者的本体结构做出改进。控制器可以选用DCS,Distributed Control System-集散控制系统，或选用PLC控制器。逆变器选用中小功率逆变电源，将蓄电池内的直流电转化为交流电。蓄电池一般选用铅酸蓄电池或碱性镍蓄电池或镉镍蓄电池，用于储存电能。由于照明组件可能为直流负载也可能为交流负载，因此设置逆变器，使本实用新型能为不同的照明设备供电。

风能和太阳能都是清洁、储量极为丰富的重要的可再生能源，由于受季节更替和天气变化的影响，风能、太阳能都是不稳定、不连续的能源，单独的风力发电或太阳能光伏发电都存在发电量不稳定的缺陷。但风能和太阳能具有天然的互补优势，即白天太阳光强，夜间风多；夏天日照好，风弱而冬春季节风大，日照弱。

本实用新型采用了光伏组件2和风电组件1互补发电，在夏季白天长夜间短，太阳光强的季节利用光伏发电，在冬季白天短夜间长，北风大的季节利用风力发电，实现太阳能与风能的互补性，在资源上弥补了风电和光电独立系统在资源上的缺陷。同时，风电组件1和光伏组件2在电组件处是可以通用的，降低了本实用新型的成本，使本实用新型的成本趋于合理。

综合利用风能和太阳能进行发电，能有效利用各个季节的光照和风力进行发电，一方面充分利用了风能和太阳能，另一方面解决了单独的风能或单独的太阳能在发电时所存在的不稳定性。能实现持续稳定的供电，为污水处理站附件的照明设备提供稳定、清洁的电能。无需从附近村镇布线取电，解决了偏远区域的污水处理站的照明设备取电困难的问题。并且通过风能和太阳能发电，也能减少燃烧发电所带来的污染，还可节约用电成本，具有良好的社会效益和经济效益。电控组件设置在污水处理站内，能有效保护电控组件。太阳能光伏板设置在污水处理站的两侧壁，采用壁装的方式，使太阳能光伏板能稳定安装在污水处理站的外表面上，能够稳定持续地采集太阳能。壁装的安装方式在安装时也更为方便，不会使太阳能光伏板与电控组件之间的连接线长度过长和暴露在外，能减少安装步骤和安装成本，有效保护太阳能光伏板与电控组件之间的连接线。相对于安装在地面的太阳能光伏板，由于其所在高度较高，能更有效地采集太阳能。并且可以调节支撑杆的位置来调节太阳能光伏板的倾斜角度，可根据不同的季节或不同时段调节太阳能光伏板的倾斜角度，使太阳能光伏板能更有效的采集太阳能用于发电。

如图2所示，所述的支撑杆22上设有第一通孔223，所述的导向槽41的两侧槽壁设有若干个与第一通孔223相适配的第二通孔411，所述的紧固件5连接第一通孔223和第二通孔411。通孔加工方便，通过紧固件5穿过第一通孔223和第二通孔411可以将支撑杆22与导向槽41固定，支撑杆22支撑太阳能光伏板21，使其固定。固定效果好，拆装方便。

所述的第一通孔223和第二通孔411均为螺纹孔，所述的紧固件5为螺栓。螺纹孔加工方便，连接稳固。

所述的支撑杆22远离太阳能光伏板21的一端设有推拉部222，所述的推拉部222自支撑杆22处向支撑杆22的两侧延伸。推拉部222用于供操作人员手持推拉部222拉动支撑杆22，在调整太阳能光伏板21的角度时更易操作。

支撑杆22在第一通孔223远离推拉部222的一侧设有限位部221。限位部221用于对支撑杆22的运动进行限位，防止太阳能光伏板21与支撑杆22的连接一端与污水处理站4的侧面发生碰撞。

风电组件1设置在污水处理站4周围风力较强的位置即可。风电组件1的叶轮采用Darrieus式H型垂直轴风轮，该叶轮无需偏航系统，便于维护，启动风速低。组件内的电机选用三相永磁同步发电机，体积较小、效率较高、价格便宜。

本实用新型在安装时，先在目标区域设置污水处理站4，然后在污水处理站4内安装电控组件3，可将电控组件3集成在电控箱内。然后在污水处理站4的其中一个侧壁设置开口，并在污水处理站4内与开口对应的位置设置导向槽。使支撑杆穿过导向槽和开口，露出在污水处理站4的外侧壁处。从外壁安装太阳能光伏板21，将太阳能光伏板21吊装到污水处理站的外侧壁，并使其上端与污水处理站4的外侧壁铰接。将太阳能光伏板21的另一端与支撑杆22露出的一端铰接。再在支撑杆22上安装限位部221和推拉部222。限位部221和推拉部222均通过螺栓与支撑杆22可拆式连接，并使第一通孔223与其中一个第二通孔411对齐，使紧固件5穿过第一通孔223和第二通孔411，使支撑杆22与导向槽41之间保持相对固定，使太阳能光伏板21保持固定。然后在污水处理站4四周选择一处风力较强处安装风电组件1。完成本实用新型的安装。在需要调节太阳能光伏板21的倾斜角度时，将紧固件5拧开，推动支撑杆22，如需要增大太阳能光伏板21的倾斜角度，则使支撑杆22前移。反之则使支撑杆22后移。通过上述结构能够灵活调节太阳能光伏板21的倾斜角度，可以根据不同的季节或时段进行调整，以使太阳能光伏板21充分吸收太阳能，提高太阳能发电的发电量、并且上述过程均可通过人力实现，无需额外的电力消耗，符合本实用新型的应用场景：采用无动力或微动力处理工艺的污水处理站。

对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (5)

1.基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，其特征在于，包括风电组件(1)、光伏组件(2)、电控组件(3)和污水处理站(4)，所述的风电组件(1)和光伏组件(2)均与电控组件(3)电连接；所述的电控组件(3)设置在污水处理站(4)的内部，所述的风电组件(1)设置在污水处理站(4)的外部，所述的光伏组件(2)包括太阳能光伏板(21)，所述的太阳能光伏板(21)设置在污水处理站(4)的外侧壁上，所述的太阳能光伏板(21)一端与污水处理站(4)的外侧壁铰接，另一端铰接一支撑杆(22)，所述的污水处理站(4)在与支撑杆(22)相对应的位置设有与支撑杆(22)相适配的导向槽(41)，所述的支撑杆(22)设置在导向槽(41)内并可沿导向槽(41)往复运动，还设有连接支撑杆(22)和导向槽(41)的紧固件(5)。

2.根据权利要求1所述基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，其特征在于，所述的支撑杆(22)上设有第一通孔(223)，所述的导向槽(41)的两侧槽壁设有若干个与第一通孔(223)相适配的第二通孔(411)，所述的紧固件(5)连接第一通孔(223)和第二通孔(411)。

3.根据权利要求2所述基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，其特征在于，所述的第一通孔(223)和第二通孔(411)均为螺纹孔，所述的紧固件(5)为螺栓。

4.根据权利要求3所述基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，其特征在于，所述的支撑杆(22)远离太阳能光伏板(21)的一端设有推拉部(222)，所述的推拉部(222)自支撑杆(22)处向支撑杆(22)的两侧延伸。

5.根据权利要求4所述基于污水处理站室外及道路照明的风光互补发电系统，其特征在于，所述的支撑杆(22)在第一通孔(223)远离推拉部(222)的一侧设有限位部(221)。