[發明專利]基于壓電陶瓷的建筑外墻發電系統裝置

在審

• 申請號: 201810698141.3
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108923684A
• 公開（公告）日: 2018-11-30
• 發明（設計）人: 朱群志;肖亮;朱勝奎;李琛;張濤;段如濤
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02N2/18
• 分類號: H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;王晶

本發明涉及一種基于壓電陶瓷的建筑外墻發電系統，發電模塊陣列連接整流濾波裝置，整流濾波裝置將來自壓電陶瓷片的不穩定電流升壓，調整波形，再通過電容進行儲存，電容與穩壓充電裝置的穩壓充電電路連接，對儲能裝置的蓄電池進行充電，控制器對儲能裝置的充放電進行控制，再供給建筑用電。本發明直接通過壓電陶瓷片利用風能發電，在建筑四周墻壁可用區域布置由壓電陶瓷片組成的模塊，當有風吹過建筑墻面即可進行發電，系統將電能儲存起來，再將電能用于建筑電負荷。即使是風速較小，壓電陶瓷片也能發電，而且只要風速發生變化，壓電陶瓷片就能產生電流。本發明充分利用風能的特點，另外，本發明提出的系統中無轉動部件，避免了軸承磨損及相應的維護工作。

技術領域

本發明涉及一種風能利用發電系統，尤其是一種利用壓電陶瓷的壓電效應，在建筑外墻利用風能進行發電的風力發電系統。

技術背景

風能作為清潔能源目前已被廣泛利用，各種風力發電機的原理是將風的動能轉化為風機葉片旋轉的動能，葉輪再通過變速裝置帶動發電機進行發電。風機發出的電能經過直交流轉換后進入電網，或者對蓄電池進行充電。但只有當風速大于風機的啟動風速，風機才能轉動并發電。城市里由于建筑物阻擋等因素，通常風速較低，當風速為微風時，風機無法啟動。因此，在城市里利用風機發電效率較低，一部分風能未能充分利用。

壓電效應最早于1880年由法國物理學家P·居里和J·居里發現。如果沒有外力作用，壓電材料內部正、負兩種電荷對稱分布分離開，整體上晶體呈現電中性。而當晶體在機械應力作用下，對稱性被打亂，內部將產生電極化狀態的變化，同時在它的某些表面上出現異號極化電荷。這種沒有電場作用,只是由于應變或者應力作用而在晶體表面產生電荷的現象,稱為壓電效應。

如果將壓電材料應用到風力發電中，讓自然風作用在壓電材料上使其發生形變，將風的動能轉化成壓電材料產生的電能，即使在微風的情況下也能發電，可以對風能進行更充分的利用。系統發出的電可以存儲起來，并用于滿足建筑的部分能源需求，減少建筑從電網購電。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于壓電陶瓷的建筑外墻發電系統裝置，在建筑外墻利用風能進行發電的風力發電系統，以解決上述技術背景中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下技術方案：

一種基于壓電陶瓷的建筑外墻發電系統，包括布置在建筑墻壁的由壓電陶瓷片組成的發電模塊陣列、整流濾波裝置、穩壓充電裝置、儲能裝置、以及控制器；發電模塊陣列連接整流濾波裝置，整流濾波裝置將來自壓電陶瓷片的不穩定電流升壓，調整波形，再通過電容進行儲存，電容與穩壓充電裝置的穩壓充電電路連接，對儲能裝置的蓄電池進行充電，控制器連接穩壓充電裝置、儲能裝置和負載，對儲能裝置的充放電進行控制，再供給建筑用電。

所述發電模塊陣列由若干發電模塊通過串聯或并聯的方式組成，相鄰的兩個發電模塊之間間隔一定的距離，避免前排的發電模塊對后排發電模塊造成影響，且相鄰的兩個發電模塊交錯排列。

所述發電模塊由若干壓電陶瓷片以一定距離并排安裝在預留有空隙的長方形基座上，并通過導線將長方形的基座上的壓電陶瓷片連接起來而組成。

所述長方形基座兩端設有螺絲孔，并通過螺絲固定在建筑外墻四周受風區域。

本發明的有益效果是：在現有技術中沒有將壓電陶瓷片應用于建筑外墻受風區域、利用自然風進行發電的系統，本發明直接通過壓電陶瓷片利用風能發電，在建筑四周墻壁可用區域布置由壓電陶瓷片組成的模塊，當有風吹過建筑墻面即可進行發電，系統以一定方式將電能儲存起來，再將電能用于建筑電負荷。即使是風速較小，壓電陶瓷片也能發電，而且只要風速發生變化，壓電陶瓷片就能產生電流。自然界的風速都是變化的，因此本發明充分利用風能的特點。另外，本發明提出的系統中無轉動部件，避免了軸承磨損及相應的維護工作。

附圖說明

圖1為壓電陶瓷片布置在基座上的示意圖；