[發明專利]野外高效風光發電系統及方法

有效

• 申請號: 200910258801.7
• 申請日: 2009-12-16
• 公開（公告）號: CN101714770A
• 公開（公告）日: 2010-05-26
• 發明（設計）人: 張唯易;王營冠;周璐巍;鞏思亮
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海微系統與信息技術研究所
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H01M10/42;F03D3/00;H02N6/00
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 余明偉;馮珺

技術領域

本發明涉及風光發電領域，特別是一種適用于野外無線基站高效、高可靠性、 長壽命的風光發電系統及方法。

背景技術

通訊產業的迅速發展，促使了經濟的飛躍，各區域的信號覆蓋率體現了經濟 的發展程度。但由于各區域經濟發展的程度、地理位置、地形地貌、規劃等各種 原因，很多區域還未輸通電網，基于這種情況，近幾年野外的風力發電、太陽能 發電得到發展及應用。然而風力發電與太陽能發電存在不同的發電原理、不同的 電流形式，使用的蓄能電池不同的充放電特性，不同的區域存在不同的氣象特點， 所以怎樣對風光互補發電進行控制，滿足野外的風光發電需要高效率、高可靠性 以及長壽命要求，成為目前風光發電控制方式需要突破的迫切需求。

目前市場缺乏成熟的風光發電系統，已有的產品之考慮能夠發電即可，輸出 給蓄電池的充電電流很不穩定，變化起伏大，影響蓄電池壽命，導致野外的設備 因為電源系統的不穩定，造成維護、維修費用的大量增加。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供一種野外高效風光發電系統及 方法，以實現對風光發電高效、高可靠性、長壽命的控制方式，并且根據野外現 場特定的氣象條件，可以靈活的設置達到良好最佳控制效果。

為此，本發明采用以下技術方案：野外高效風光發電系統，包括風力發電機、 光伏板、蓄電池和給蓄電池充電的充電模塊，其特征在于該系統還包括：

風力電能整流模塊，與風力發電機相連，將風力發電機輸出的交流電轉換成 直流電輸出；

設于風力電能整流模塊與充電模塊之間的風力電能充電開關，控制風力電能 整流模塊與充電模塊之間的通斷，風力發電機、風力電能整流模塊與風力電能充 電開關形成風力發電主回路；

光伏電能整流模塊，與光伏板相連，將光伏板輸出的直流電以防反接的方式 送入充電回路；

設于光伏電能整流模塊與充電模塊之間的光伏電能充電開關，控制光伏電能 整流模塊與充電模塊之間的通斷，光伏板、光伏電能整流模塊與光伏電能充電開 關形成風力發電主回路；

系統控制器，分別與蓄電池、風力電能充電開關和光伏電能充電開關相連， 并與分別設在風力電能整流模塊和光伏電能整流模塊直流輸出線路上的電流/電 壓檢測點相連，根據檢測到的電流/電壓信息及蓄電池的電壓信息控制風力電能 充電開關和光伏電能充電開關的開閉。

作為對上述技術方案的完善和補充，本發明進一步采取如下技術措施或是這 些措施的任意組合：

所述的光伏板與光伏電能整流模塊之間的線路上連有光伏卸荷電路，該光伏 卸荷電路包括光伏卸荷單元和控制光伏卸荷單元與光伏發電主回路通斷的光伏 卸荷開關，光伏卸荷開關與系統控制器相連，系統控制器根據檢測到的電流/電 壓信息控制光伏卸荷開關的開閉。

所述的風力發電機與風力電能整流模塊之間的線路上連有風力卸荷電路，該 風力卸荷電路包括風力卸荷單元和控制風力卸荷單元與風力發電主回路通斷的 風力卸荷開關，風力卸荷開關與系統控制器相連，系統控制器根據檢測到的電流 /電壓信息控制風力卸荷開關的開閉。由于自然界風力的不穩定性，特別是在臺 風、颶風、龍卷風等情況下，自然風速往往遠遠超過風力發電機設計的額定風速， 同時由于小風力發電機(一般為2kW以下)出于成本及自身控制能耗的考慮， 一般不考慮自身偏航及調漿控制，在蓄電池被充飽和，風力發電被切出的情況下， 風力發電機處于無負載高速運轉，可能導致漿葉或風力發電機的損壞或縮短其使 用壽命。在蓄電池被充飽和的情況下，采用全卸荷方式將風力發電能力切除，轉 移到卸荷單元上釋放掉，一是可以絕對的防止蓄電池過充，確保蓄電池的壽命， 二是有效的降低風力發電機在高風速情況下的轉速，有效的保證風力發電機的壽 命。

所述的光伏電能充電開關和風力電能充電開關均為絕緣柵雙極型功率管模 塊。

配合上述發電系統，本發明還提供一種野外高效風光發電方法，系統控制器 通過控制風力發電主回路和光伏發電主回路中電能充電開關和卸荷開關的開閉 調節主回路輸出電流，當電能充電開關閉合，卸荷開關斷開，回路全部電能進入 蓄電池充電；當電能充電開關閉合，卸荷開關閉合，回路部分電能進入蓄電池充 電；當電能充電開關斷開，卸荷開關閉合，回路電能不輸給蓄電池充電，全部進 入卸荷單元。