CN218499039U - 一种集约化光伏风墙系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集约化光伏风墙系统，应用于新能源技术领域，包括：风力发电机、轨道、自动追踪装置、光伏板、压感装置、调节装置、光电探测器，轨道为环形轨道，风力发电机设置在轨道圆心处，自动追踪装置设置在轨道上，光伏板通过调节装置与自动追踪装置连接，压感装置设置在光伏板上，本实用新型可以最大程度利用在正常无法被风力机叶片利用的低水平高度的风，同时提高光伏发电设备的效率，解决了传统风力发电和光伏发电技术存在的问题，更好的提升了风光互补装置带给传统能源的效益。

Description

一种集约化光伏风墙系统

技术领域

本实用新型涉及新能源技术领域，更具体的说是涉及一种集约化光伏风墙系统。

背景技术

为了减少碳排放，发展新能源成为重要趋势，风能和太阳能为主要的能源利用形式，但是传统的风力发电和太阳能发电存在几个问题：在开发风能利用时，为了保证有效的风速恢复，大型风电设备前后方向间距为8-12倍风轮直径，左右相邻方向间距约10倍风轮直径，这就导致大量土地资源被浪费。在太阳能发电中，光伏板的作用单一，太阳能光伏发电不能在夜间发挥作用。将风电与太阳能发电合理结合，利用风力发电机布置的空余土地布置光伏板，同时利用光伏板提高风电发电效率，既解决了土地资源浪费的问题，又能提高能源利用率和发电效率，实现高效的风光互补。

风光互补大型化是未来新能源的发展趋势，目前现有技术方案主要针对小型风力发电设备，将风力发电设备和光伏发电设备组合、放置在一起，其技术方案依然无法有效利用低水平高度的风，光伏板作为风墙无法实现风墙的可控，也无法保证光伏板的太阳能发电作用，并没有实现高度融合，两种设备的耦合度不够。如何实现风光发电设备的高度融合是本领域技术人员亟需解决的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供了一种集约化光伏风墙系统，可以最大程度利用在正常无法被风力机叶片利用的低水平高度的风，同时提高光伏发电设备的效率。

为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种集约化光伏风墙系统，包括：风力发电机、轨道、自动追踪装置、光伏板、压感装置、调节装置、光电探测器；

所述轨道为环形轨道，所述风力发电机设置在所述轨道圆心处，所述风力发电机内设置风力偏航装置，所述自动追踪装置设置在所述轨道上，所述光伏板通过所述调节装置与所述自动追踪装置连接，所述压感装置设置在所述光伏板上，所述光电探测器设置在所述光伏板上。

优选的，所述光电探测器共4个，分别设置在所述光伏板的四边中点处。

优选的，所述自动追踪装置包括：信号处理补偿器、微处理器、驱动单元、电机；

所述光电探测器检测光照偏移并输出偏移信号至所述信号处理补偿器，所述信号处理补偿器对所述偏移信号进行处理后将输出信号至所述微处理器，所述微处理器根据所述偏移信号计算调节距离并输出控制信号至所述驱动单元，所述驱动单元根据控制信号控制电机转动带动自动追踪装置在所述轨道上移动。

优选的，所述光电探测器由光敏电阻组成。

优选的，所述压感装置包括：轻质材料板、弹簧、压力传感器、数据处理器；

所述压力传感器平行设置在所述光伏板上，所述数据处理器与所述压力传感器电连接，所述轻质材料板底部与所述压力传感器底部转动连接，所述弹簧两端分别与所述轻质材料板和所述压力传感器固定连接。

优选的，所述压感装置共3个，分别设置在所述光伏板的上、中、下三个位置。

优选的，所述调节装置(6)包括升降杆和转轴；所述升降杆设置在所述自动追踪装置上，所述光伏板背面设有连接件，所述连接件与升降杆通过所述转轴连接。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种集约化光伏风墙系统，具有以下有益效果：

1.缓解了大型风电场土地资源浪费、生态环境破坏的问题，让土地资源减少浪费，实现了空间集约化；

2.适用于各种不同规模的风电设备的风光互补发电装置，让风电设备发电效率大大提高，缩短原有发电量所需时间，实现了时间集约化；

3.光伏板做风墙，既能实现做可控风墙的作用，又能保证光伏发电效率，实现了设备集约化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型光电探测器位置示意图；

图中：1风力发电机、2轨道、3自动追踪装置、4光伏板、5压感装置、 6调节装置、7光电探测器。

具体实施方式

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，都属于本实用新型保护的范围。

实施例一：

本实用新型实施例公开了一种集约化光伏风墙系统，如图1所示，包括：风力发电机1、轨道2、自动追踪装置3、光伏板4、压感装置5、调节装置6、光电探测器7；

轨道2为环形轨道2，风力发电机1设置在轨道2圆心处，风力发电机1 内设置风力偏航装置，自动追踪装置3设置在轨道2上，光伏板4通过调节装置6与自动追踪装置3连接，压感装置5设置在光伏板4上，光电探测器7 设置在光伏板4上。

工作原理：在有阳光时，系统工作在自动对光机制下，当阳光发生偏移时，光电探测器7输出偏移信号至自动追踪装置3，自动追踪装置沿轨道2移动到太阳下方，在阳光较弱或没有阳光时，系统工作在风墙机制下。

实施例二：

本实用新型实施例公开了一种集约化光伏风墙系统，在实施例一的基础上，光电探测器7共4个，如图2所示，分别设置在光伏板4的四边中点处。其中，左右两个光电探测器7用于检测阳光的偏移，上下两个光电探测器7 用于检测太阳高度角的变化并输出角度变化信号，控制调节装置6调节光伏板4的角度。

进一步的，自动追踪装置3包括：信号处理补偿器、微处理器、驱动单元、电机；光电探测器7检测光照偏移并输出偏移信号至信号处理补偿器，信号处理补偿器对偏移信号进行处理后将输出信号至微处理器，微处理器根据偏移信号计算调节距离并输出控制信号至驱动单元，驱动单元根据控制信号控制电机转动带动自动追踪装置3在轨道2上移动。

进一步的，光电探测器7由光敏电阻组成，当光照偏移时，左右两个光敏电阻产生电压差从而得出阳光偏移情况，当太阳高度角变化时，上下两个光敏电阻产生电压差从而得出高度角变化情况。

实施例三：

本实用新型实施例公开了一种集约化光伏风墙系统，在实施例一的基础上，压感装置5包括：轻质材料板、弹簧、压力传感器、数据处理器；压力传感器平行设置在光伏板4上，数据处理器与压力传感器电连接，轻质材料板底部与压力传感器底部转动连接，弹簧两端分别与轻质材料板和压力传感器固定连接。风力偏航装置检测风向并通过自动追踪装置3使光伏板垂直于风向后，轻质压力板受到风力发生倾斜，轻质压力板和压力传感器之间的弹簧被压缩，弹性势能增大，压力传感器检测压力数据并传输至数据处理器，数据处理器计算得出风速并进一步计算得出控制信号控制调节装置6以调整光伏板4的角度和高度。

需要了解的是，轻质材料板所受气流冲击力为：F＝ρv²A

式中，F为轻质材料板所受气流冲击力，ρ为空气密度，v为空气流动速度，A为轻质材料板面积，压力传感器检测到冲击力F后就可以算出风速v；在有风墙时，风墙会通过改变来流方向尾流实现增大轮毂流动风速，在不同高度的风墙作用下，轮毂流速和下风处涡轮流向速度会发生不同程度的增大，从而引起风力发电机发电量增大，并且发电功率与风墙高度存在线性关系：

式中，P₀为额定功率，P₁为目前的发电功率，ΔU为挡风板引起的轮毂流速增加，U_i为轮毂入流速度，h为风墙高度，θ为风墙倾角，l为风墙的宽度，α和β为拟合常数，通过数值模拟，得到ΔU与风在轻质材料板前的流速之间的关系，从而得出需要调整的高度和倾角。

通过数学模拟发现，在h/l·sinθ＝0.12时，风电场产量增加10％-14％，第一行风力机发电量增加20％-25％；在h/l·sinθ＝0.24时，风电场会增加更多产量，但产量取决于风墙与风力机之间的间距X，2≤h/X≤6时，风力机发电量明显增。

进一步的，压感装置5共3个，分别设置在光伏板4的上、中、下三个位置。

进一步的，调节装置6包括升降杆和转轴；升降杆设置在自动追踪装置3 上，光伏板4背面设有连接件，连接件与升降杆通过转轴连接。系统通过升降杆调节光伏板4的高度，通过转轴调节光伏板4的角度。

需要了解的是，本实用新型中光伏风墙系统的工作情况与天气条件关系密切天气条件分为四大类：有风有阳光、有风无阳光、无风有阳光、无风无阳光。在不同的天气条件下，系统会有不同的工作模式；

有风有阳光和无风有阳光时，自动对光机制正常工作，光伏板4不具备风墙作用；有风无阳光时，自动对光机制停止工作，风墙机制正常工作，光伏板4作为活动风墙辅助风力机提高发电效率；无风无阳光时，系统停止工作。系统白天主要发挥光伏板的光电效益，夜晚主要发挥光伏板风墙的作用。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种集约化光伏风墙系统，其特征在于，包括：风力发电机(1)、轨道(2)、自动追踪装置(3)、光伏板(4)、压感装置(5)、调节装置(6)、光电探测器(7)；

所述轨道(2)为环形轨道(2)，所述风力发电机(1)设置在所述轨道(2)圆心处，所述风力发电机(1)内设置风力偏航装置，所述自动追踪装置(3)设置在所述轨道(2)上，所述光伏板(4)通过所述调节装置(6)与所述自动追踪装置(3)连接，所述压感装置(5)设置在所述光伏板(4)上，所述光电探测器(7)设置在所述光伏板(4)上。

2.根据权利要求1所述的一种集约化光伏风墙系统，其特征在于，所述光电探测器(7)共4个，分别设置在所述光伏板(4)的四边中点处。

3.根据权利要求1所述的一种集约化光伏风墙系统，其特征在于，所述自动追踪装置(3)包括：信号处理补偿器、微处理器、驱动单元、电机；

所述光电探测器(7)检测光照偏移并输出偏移信号至所述信号处理补偿器，所述信号处理补偿器对所述偏移信号进行处理后将输出信号至所述微处理器，所述微处理器根据所述偏移信号计算调节距离并输出控制信号至所述驱动单元，所述驱动单元根据控制信号控制电机转动带动自动追踪装置(3)在所述轨道(2)上移动。

4.根据权利要求1所述的一种集约化光伏风墙系统，其特征在于，所述光电探测器(7)由光敏电阻组成。

5.根据权利要求1所述的一种集约化光伏风墙系统，其特征在于，所述压感装置(5)包括：轻质材料板、弹簧、压力传感器、数据处理器；

所述压力传感器平行设置在所述光伏板(4)上，所述数据处理器与所述压力传感器电连接，所述轻质材料板底部与所述压力传感器底部转动连接，所述弹簧两端分别与所述轻质材料板和所述压力传感器固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种集约化光伏风墙系统，其特征在于，所述压感装置(5)共3个，分别设置在所述光伏板(4)的上、中、下三个位置。

7.根据权利要求1所述的一种集约化光伏风墙系统，其特征在于，所述调节装置(6)包括升降杆和转轴；所述升降杆设置在所述自动追踪装置(3)上，所述光伏板(4)背面设有连接件，所述连接件与升降杆通过所述转轴连接。

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