CN220798113U - 立式综合电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及立式综合电源装置，包括立柱及安装在立柱上的风力发电机组和太阳能电池板，还设有一个或多个箱体，其中至少一个箱体位于地面或地下，所述箱体内设有储能装置，所述箱体可以包括位于地上的第一箱体和/或位于地下的第二箱体，所述风力发电机组采用垂直轴风力发电机组，所述太阳能电池板倾斜设置，通过电池板支架固定安装在立柱上，在竖向上采用单层或多层设置，整体结构可实现灵活布局。本实用新型构造简单，方便实用，有利于总体构造的稳定和简洁，且能够为蓄电池和相关电路提供有利的工作条件。

Description

立式综合电源装置

技术领域

本实用新型涉及立式综合电源装置。

背景技术

风能发电和太阳能发电（或称光伏发电）是目前应用较为广泛的两种可再生能源发电技术，其中风能发电的主要设备包括风动机（或称风机）和发电机，风动机的输出轴与发电机的输入轴连接，风动机将风能转化为旋转机械能，带动发电机转子转动，经发电机转化为电能，形成电能输出。

将风能发电和太阳能发电集中在一起，有利于综合利用这些绿色能源，提高发电能力，且实现两者的互补。例如，中国专利文献CN217522762U公开了一种风能与太阳能一体化发电设备，包括立柱、储电箱、旋转套、太阳能板、风机发电组件和风叶，风叶采用桨式叶片，风机轴为水平轴，所述立柱的下端设置有第一驱动件，所述旋转套的一侧转动安装有螺杆，所述螺杆的表面螺纹连接有活动块，所述活动块与太阳能板的背面之间转动连接有连接杆，所述立柱的上端设置有第二驱动件，这种发电设备将风能和太阳能发电集成在一起，实现了两者综合利用，且可根据实际太阳光的照射方向对太阳能板的方向和角度进行调节，提高太阳能的利用效率，可根据实际风力的流动方向对风叶的方向进行调节，能够有效地提高风能的利用效率。然而，其构造相对复杂，导致建设成本和维护成本的增加，且储电箱安装在立柱的中部，风吹、日晒及环境温度对其内部温度的影响大，不利于维持适宜的工作温度。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种构造简单、方便实用的风能、太阳能综合发电装置。

本实用新型的技术方案是：立式综合电源装置，包括立柱及安装在立柱上的风力发电机组和太阳能电池板，还设有一个或多个箱体，其中至少一个箱体位于地面或地下，所述箱体内设有储能装置

所述箱体可以采用如下任一方式设置：

方式1：设有第一箱体，所述第一箱体设置于地面；

方式2：设有第二箱体，所述第二箱体设置于地下，其顶盖露在地面上；

方式3：设有第一箱体和第二箱体，所述第一箱体设置于地面或安装在立柱上且与地面之间有一定间距，所述第二箱体设置于地下，其顶盖露在地面上；

方式4:设有一体化箱体，也就是，设有第一箱体和第二箱体，所述第一箱体和第二箱体采用一体化箱体，所述一体化箱体包括地上部分和地下部分。

进一步地，设置于地面的第一箱体位于立柱旁；或者，设置于地面的第一箱体位于立柱和地面之间，所述立柱安装在第一箱体上。

当设有第一箱体和第二箱体时，所述第一箱体和第二箱体相互独立、相互连通或采用一体化箱体。

通常，所述第一箱体设门，所述第二箱体设盖。当第一箱体和第二箱体采用一体化箱体时，第一箱体的门和第二箱体的盖采用一体化箱体上统一设置的门和/或盖。

优选地，所述风力发电机组采用垂直轴风力发电机组。

例如，所述垂直轴风力发电机组设有垂直定轴，所述垂直定轴的下部构成其发电机的定子轴，所述发电机为外转子发电机，所述垂直定轴的上部构成其风动机的固定轴，旋转安装有轴套，轴套的下端与发电机的外转子固定连接，轴套上设有旋转对称分布的若干主风叶，所述主风叶呈弧形，其上端固定连接轴套的上端，其下端固定连接轴套的下端或发电机的外转子。

优选地，所述轴套上安装有辅助风叶，所述辅助风叶安装在轴套的中部，由上下两层萨渥纽斯阻力型叶片组成，上下两层萨渥纽斯阻力型叶片固定连接且沿旋转圆周方向呈90°交叉设置，径向上位于主风叶的内侧。

优选地，所述太阳能电池板倾斜设置，与立柱之间有一夹角。

进一步地，所述太阳能电池板安装在电池板支架上，通过电池板支架固定安装在立柱上。

所述太阳能电池板在竖向上可以采用单层设置，也可以采用多层设置。

所述太阳能电池板在横向上可以为单板，也可以为左右对称设置的双板。

本实用新型的有益效果是：由于采用基于立柱的立式结构，总体构造简单，结构紧凑；由于采用设有主叶片和辅助叶片的垂直轴风动机，且主叶片为立式的弧形叶片，辅助叶片为萨渥纽斯阻力型叶片，风动机不受风向的影响，无需设置风向跟踪或进行叶轮/风叶的方向调节，同时考虑到现有晶硅太阳能电池片的发电特性，在不牺牲过多发电量的情形下省略了光照方向跟踪和太阳能板的方向调节，由此极大地简化了总体构造，降低了运行和维护成本；由于箱体用作容纳和设置蓄电装置及各种适宜于设置在箱体的电路或电子/电气装置，且至少一个箱体设置在地面或地下，有利于减轻过高或过低环境温度对箱体内温度的影响，将箱内温度维持在较为适宜的范围，为蓄电池和相关电路的工作提供有利条件，同时还有利于总体构造的稳定和简洁。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式的示意图（侧视）；

图2是本实用新型的另一种实施方式的示意图（侧视）；

图3是本实用新型的第三种实施方式的示意图（斜视）；

图4是本实用新型的第四种实施方式的示意图（主视）。

具体实施方式

参见图1-图4，这种绿色电源装置利用风能和太阳能发电，将风力发电机组和太阳能电池板（简称太阳能板）40设置在立柱10上，还设有第一箱体21和/或第二箱体22。其中第一箱体为地上箱体，第二箱体为地下箱体，在设有第二箱体的情形下，第一箱体（如果有的话）可以设置在地面上，也可以安装在立柱上且距地面有一定距离；在不设第二箱体的情形下，第一箱体应设置在地面。

当第一箱体设置在地面时，立柱可以安装在第一箱体旁的地面上，也可以安装在第一箱体上。

第一箱体可以是独立的箱体，也可将立柱和第一箱体一体化，或者说，将第一箱体视为立柱底部的扩径部分，相对于立柱的主体部分变粗。立柱（主体部分）的管孔与第一箱体的内腔连通，以便使立柱管孔中布设的线缆能够进入第一箱体。

特别是在第一箱体内仅需进行集线/接线器件等适宜情形下，所述第一箱体可以呈与立柱（立柱的主体部分）同轴（竖向中心轴线位于同一直线上）的柱形，形成立柱和第一箱体的一体化，第一箱体的横截面呈正多边形、圆形或其他适宜形状，侧面设门25，以用于检修等。通常应设置门锁，以防止随意开启。在此情形下，第一箱体可视为立柱的扩径部分，相对于立柱的主体部分变粗，立柱（立柱的主体部分）与第一箱体（第一箱体的主体部分）的横截面形状可以相似，也可以不相似。例如，立柱的主体部分外形的横截面可以呈正六边形，第一箱体的主体部分外形的横截面可以呈正六边形或矩形（例如，正方形）。

当第一箱体体积要求较大时，可以制备成独立的箱体，然后将立柱（立柱的主体部分）的下端固定连接（例如，焊接，或法兰连接）在第一箱体的顶面上，所述第一箱体的顶面上设有与立柱的中间孔道连通的孔洞，且孔洞的内径不小于立柱的中间孔道的内径，由此使得立柱的中间孔道无阻碍地连接第一箱体的内腔（第一箱体的内部空间）。

所述第一箱体的顶面（顶面的外露部分）优选为径向上内高外低的斜面26，以避免积水。

第一箱体的侧壁上设门25，还可以依据实际需要设有通风孔或者通风用的百叶窗。使用时可以依据实际需要将通风孔或百叶窗打开或关闭，以改善或保持箱体内的温度。

第二箱体的盖可以设置在地面上。当第二箱体与第一箱体组成一体化箱体时（第一箱体和第二箱体可分别视为一体化箱体的地上部分和地下部分），则只需在第一箱体上设门或设盖。

依据实际需要，可以同时设有第一箱体和第二箱体，或者仅设置第一箱体或仅设置第二箱体。

在同时设有第一箱体和第二箱体的情形下，所述第一箱体与第二箱体之间可以相互独立（例如，在第一箱体悬空安装在立柱上时），或者有通道连通（例如，在第一箱体支承在立柱的下方、第二箱体设置于旁边的地下时），或者采用一体化的箱体（在此情形下，可以将一体化的箱体中位于地上的部分视为第一箱体，位于地下的部分视为第二箱体）。

可以依据实际需要设置第一箱体和/或第二箱体的大小，以适应于在其中布设电路和蓄电池（蓄电池组）的需要。在不设置第二箱体的情形下，第一箱体可以通过底座固定在地面上，以利于箱内温度稳定，减轻空气温度对箱内温度的影响，避免因悬空设置导致的过高温度和过低温度。第一箱体的底座可以设置从箱体底部周边伸出的法兰状结构，以便通过地脚螺栓固定在地面基础上。

可以将用作储能单元的蓄电池及其他电路板等适宜于设置在箱体内的元器件设置在箱体内。

特别是在寒冷地区，通常应将不适用于室外低温工作的电路和元器件设置在箱体内，以减轻箱体温度过高或过低的问题。箱体（特别是第二箱体）利于维持温度的相对稳定，当同时设有第一箱体和第二箱体时，可以将对高、低温适应能力相对较弱的电路/元器件等设置于第二箱体。

相关电路装置（包括电路板和电子元件、器件等）可依据现有技术配备和设置。

所述立柱采用中空结构，或者说，其主体部分呈管状，设有竖向的中间孔道，或称管孔。其中间孔道可用于布设管线，例如，布设风力发电机输出（电输出）或太阳能电池板输出与电源管理电路的发电连接端之间的连接导线穿过立柱的中间孔道，进行相应的连接。

也可以在立柱的侧面开设竖向的布线槽，并设置布线槽盖板，在此情形下，发电设备（风力发电机组，太阳能电池板）的输出端与箱体内电路（可称为电源管理电路）的电能接入端之间的连接导线可以通过布线槽布线，布线完成后将布线槽的盖板盖在布线槽上并固定住（例如，通过螺丝紧固在立柱上）。

所述立柱的外形可以呈圆柱形或圆台形，也可以呈棱柱（直棱柱）形/棱台（直棱台）形，例如，正四棱柱/棱台或正六棱柱/棱台，或者横截面为矩形的棱柱/棱台，或者其他旋转对称的棱柱形/棱台形。采用非圆的横截面（例如，棱柱或棱台）有助于卡箍或其他安装/连接件在立柱上的固定，但可能会导致制备成本的增加，应依据实际情况适当选择。

依据实际需要，立柱的主体部分可以采用铸铁、不锈钢或铝合金等任意适宜的金属材料。适宜时，也可以采用钢筋混凝土等非金属材料。具体加工工艺可依据相应材料加工的现有技术。

为更好地接受太阳光照射，所述太阳能电池板优选倾斜设置，电池板平面与立柱之间（或者说与竖向之间）有一夹角，使用时太阳能板可以朝南（在北半球时）或朝北（在南半球时）。

电池板支架41可以采用适宜形式的三角形支架（侧视方向上的投影为三角形或相仿的梯形）（参见图1-图3），以适应于太阳能电池板的倾斜。

电池板支架可以通过抱箍（或称卡箍）43或其他适宜连接件（连接组件）固定连接在立柱上。

通常，电池板支架仅固定安装在立柱上即可。必要时，电池板支架也可以设有支撑在地面上的支撑件（例如，支脚）44，以提高稳定性（参见图3）。

太阳能电池板的竖向位置依据实际需要设置，整体结构可实现灵活布局。

太阳能电池板的下沿（如设置多层太阳能电池板，则最底层太阳能电池板的下沿）离地面距离不宜过大，以提高稳定性且减小总体高度。

所述太阳能电池板在竖向上采用单层（参见图2）或多层设置（参见图1），竖向上相邻层（当设置多层时）太阳能板之间可以留有一定距离，以避免上层对下层的遮挡。

当竖向上的跨度（竖向尺寸）较大时，将太阳能板在竖向上设置为多层有助于太阳能板整体在纵向（前后方向，也就是太阳能电池板的倾斜方向，使用状态下通常为南北方向）上的跨度（纵向尺寸），且有助于减小单层太阳能电池板（或者说，单个的太阳能电池板）的竖向尺寸，如此，不仅减小了整体构造的体积，方便太阳能电池板（单体）的制备和储运、安装，还能够利用各太阳能电池板之间的间隙减小所受风压。

所述太阳能电池板在横向上（左右方向，或者说垂直于纵向的水平方向，使用状态下通常为东西方向）可以为单板（参见图3）或左右对称设置的双板（参见图4）。

作为一种优选的实施方式，所述风力发电机组采用垂直（指与水平面垂直，或称竖向）轴风力发电机组，可以将垂直轴风力发电机组的垂直定轴31的下端同轴安装在立柱的顶端（例如法兰连接），以实现在立柱上的连接。

作为一个优选的实施方式，所述垂直轴风力发电机组包括垂直（指与水平面垂直，或称竖向）定轴31、若干个主风叶33和发电机，所述垂直定轴可以采用中空结构以方便布线。

所述发电机为外转子发电机，垂直定轴的下部作为所述发电机的定子轴，上部作为风动机的固定轴，旋转安装有轴套，例如，所述轴套套在垂直定轴上，通过与垂直定轴之间设置的上下轴承与垂直定轴旋转连接。

所述轴套上设有旋转对称分布的若干主风叶33，所述主风叶呈弧形，其上端固定连接在轴套的上部，下端固定连接发电机的外转子（包括发电机上与外转子固定连接为构件的其他件）38或者固定连接轴套的下端，所述轴套的下端与发电机的外转子上端固定连接，进而带动外转子旋转。

所述轴套上还可以安装有辅助风叶36，所述辅助风叶安装在轴套的中部（主风叶的上下两端之间），由上下两层萨渥纽斯阻力型叶片组成，上下两层萨渥纽斯阻力型叶片固定连接且沿旋转圆周方向呈90°交叉设置，径向上位于主风叶的内侧，这种辅助风叶的设置有助于风力放电机机组的启动和稳定运行。

相关太阳能电池板、风力发电机组及相关电路均可以采用现有技术。

可以依据实际需要在立柱上设置其他装置。

例如，可以依据现有技术配置设有无线通信模块的远程监控系统，可以根据实际需要将无线通信模块安装在立柱上。

可以将无线通信模块的天线52安装在立柱上或者安装在整体体装置的顶端（例如，垂直轴风力发电机组的垂直定轴的顶端）。

可以将声报警器（喇叭或蜂鸣器）和光报警器（报警灯）安装在立柱上。

可以在立柱上和/或太阳能电池板的上沿/顶部设置驱鸟器，例如，驱鸟用的小风车57，还可以在小风车的旋转件上设置反光片。

可以在立柱上设置摄像头55，并配置相应的附设，设置远程通信装置以便进行远程摄像控制和视频数据传输，或将摄像头获取的视频数据接入远程监控系统（如果设有的话），利用远程控制系统的远程通信功能及本地数据处理功能进行远程摄像控制和视频数据传输，以便根据需要获取相应环境状况的视频。

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.立式综合电源装置，包括立柱及安装在立柱上的风力发电机组和太阳能电池板，其特征在于还设有一个或多个箱体，其中至少一个箱体位于地面或地下，所述箱体内设有储能装置，所述风力发电机组采用垂直轴风力发电机组。

2.如权利要求1所述的立式综合电源装置，其特征在于所述箱体采用如下任一方式设置：

方式1：设有第一箱体，所述第一箱体设置于地面；

方式2：设有第二箱体，所述第二箱体设置于地下，其顶盖露在地面上；

方式3：设有第一箱体和第二箱体，所述第一箱体设置于地面或安装在立柱上且与地面之间有一定间距，所述第二箱体设置于地下，其顶盖露在地面上；

方式4:设有一体化箱体，所述一体化箱体包括地上部分和地下部分。

3.如权利要求2所述的立式综合电源装置，其特征在于设置于地面的第一箱体位于立柱旁；或者，设置于地面的第一箱体位于立柱和地面之间，所述立柱安装在第一箱体上。

4.如权利要求1-3中任一项所述的立式综合电源装置，其特征在于所述垂直轴风力发电机组设有垂直定轴。

5.如权利要求4所述的立式综合电源装置，其特征在于所述垂直定轴的下部构成其发电机的定子轴，所述发电机为外转子发电机，所述垂直定轴的上部构成其风动机的固定轴，旋转安装有轴套，所述轴套的下端与发电机的外转子固定连接，所述轴套上设有旋转对称分布的若干主风叶，所述主风叶呈弧形，其上端固定连接轴套的上端，其下端固定连接轴套的下端或发电机的外转子。

6.如权利要求5所述的立式综合电源装置，其特征在于所述轴套上安装有辅助风叶，所述辅助风叶安装在轴套的中部，由上下两层萨渥纽斯阻力型叶片组成，上下两层萨渥纽斯阻力型叶片固定连接且沿旋转圆周方向呈90°交叉设置，径向上位于主风叶的内侧。

7.如权利要求1-3中任一项所述的立式综合电源装置，其特征在于所述太阳能电池板倾斜设置，与立柱之间有一夹角。

8.如权利要求7所述的立式综合电源装置，其特征在于所述太阳能电池板安装在电池板支架上，通过电池板支架固定安装在立柱上。

9.如权利要求7所述的立式综合电源装置，其特征在于所述太阳能电池板在竖向上采用单层或多层设置。

10.如权利要求7所述的立式综合电源装置，其特征在于所述太阳能电池板在横向上为单板或者为左右对称设置的双板。