[發明專利]一種追日型的風光互補發電系統

在審

• 申請號: 202010775370.8
• 申請日: 2020-08-05
• 公開（公告）號: CN111884568A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 李杰
• 申請（專利權）人: 廣西圣井新能源科技有限公司
• 主分類號: H02S10/12
• 分類號: H02S10/12;H02S20/32;F24S30/425;F03D9/25;F03D3/06;F03D13/20
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本發明涉及新能源領域，具體為一種追日型的風光互補發電系統。目前市場上通訊基站、氣象或北斗衛星的監測所采用的風光互補發電產品幾乎都是固定支架技術的安裝模式，感應式追蹤技術由于其成本高、結構復雜很難大面積的推廣到上述領域當中，所以在光電和風電的轉化率短期內難以有效提高的當下，讓風光互補發電產品不僅能夠追日而且又具有實用性，就成為通訊基站、氣象或北斗衛星的監測行業所遇到的一個亟待解決的技術難題。本發明提供了一種分別采用電機、支柱、光伏板固定或活動支架的不同組合體，構建成一個1緯度或2維度追蹤的風光互補發電系統，很好地解決了上述的技術難題，本發明的發電效率比固定模式的平均多增加了60%左右。

技術領域

本發明涉及新能源領域，具體為一種追日型的風光互補發電系統。

背景技術

目前5G基站、北斗衛星和氣象監測站所使用的電源，幾乎都是采用固定支架的光伏發電所提供的電力，由于光伏板無法追日，發電量有限，導致數據的傳輸時常中斷，即使是

風光互補發電系統也都是采用固定支架技術的安裝模式，同樣也存在著與光伏發電同樣的痛點問題，而公知的感應式追蹤技術由于其成本高、結構復雜很難大面積的推廣到風光互補發電產品當中，要想提高風光互補發電的效率有兩種方式，一是大幅度提高光電和風電的轉換率，但以目前的技術短期內還很能實現，二是通過改變光伏板的角度，包括方位角和傾角來提高光伏發電的效率，所以在光電和風電的轉化率短期內難于有效提高的當下，讓風光互補發電產品不僅能夠追日而且又具有實用性，就成為5G基站、北斗衛星和氣象監測行業所遇到的一個亟待解決的技術難題。

發明內容

針對上述缺陷，本發明通過提供一種追日型的風光互補發電系統，使得上述的技術難題得到了解決。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種追日型的風光互補發電系統，其包含有太陽能角度控制器、支柱、光伏板、風力發電機、電機組合體，追蹤系統分為獨立和1+N兩種不同的模式，兩種模式又分為1緯度或2緯度追蹤的兩種不同類型，所述支柱，其是一種智能電動柱，固定在地基上，其柱體主要由軸、T型空心管或直筒空心管所構成，T型空心管或直筒空心管固定在軸上隨軸一起旋轉而不能上下移動，1根橫梁其固定在支柱柱體上有兩種方式，第一種方式是通過一個圓環支架固定在直筒空心管上，第二種方式是在T型空心管的兩側下垂有支架，橫梁螺栓固定在支架上，在1緯度追蹤模式當中，是調節方位角，光伏板的頂端螺栓固定在橫梁上，下端或中部采用一個三角形支架支撐成傾斜狀態并固定在智能電動柱上，在2緯度追蹤模式當中，一根空心管P，固定在安裝有S個圓環或滾動軸承的橫梁上，空心管P內安裝有1或2個電機的組合體，電機組合體包含了電機、齒輪、電機機座，齒輪與電機的軸連接并固定在空心管內側，電機安放在空心管P內但不與其內壁固定，電機固定在電機機座上，電機機座固定緊固構件上，空心管P的兩端分別連接在緊固構件的轉輪上，兩端的緊固構件固定在支架上，支架固定于橫梁上，光伏板的上部采用固定支架固定在空心管P上，光伏板上安裝有安全繩，其安裝方式有無卷繩器和有卷繩器的兩種類型，無卷繩器類型是在光伏板的向陽面或背面兩側的邊框或中軸線上各安裝一條帶有凹形槽的梁，其截面為多邊形，開口部是上窄下寬，一條鋼制鏈條或鋼絲繩的安全繩，其上帶有圓形或多邊形扣件的一端卡扣在凹形槽梁內，另一端分別固定在所述橫梁的兩端或智能電動柱體上，有卷繩器的類型是把D個卷繩器固定在空心管P上，鋼制鏈條或鋼絲繩的安全繩，一端固定在卷繩器內，另一端固定在光伏板的向陽面或背面兩側的邊框或中軸線上，在T型空心管或直筒空心管的頂部安裝1臺風力發電機，風力發電機包含了水平軸和垂直軸兩種不同類型，所述1+N模式，其采用1臺驅動電機或者1根智能電動柱，驅動N根非自轉支柱的轉動，非自轉支柱機座內除了沒有安裝電機和機械傳動機構之外，其余的包括柱體都與獨立模式的智能電動柱的相同，但軸上多增加了一個齒輪，齒輪安裝在非自轉支柱的T型空心管或直筒空心管之下并固定在軸上，N個非自轉支柱的齒輪通過一根閉合的鏈條鏈接為一體，驅動電機或智能電動柱驅動N個非自轉支柱同時轉動，驅動方式，第一種是采用驅動電機和機械傳動機構的組合體，鏈條的一端連接在機械傳動機構上；第二種是鏈條的一端連接在智能電動柱的齒輪上，不再需要機械傳動機構，由智能電動柱直接驅動柱體上的齒輪帶動鏈條，由此構建成一個1緯度或2維度的獨立模式或1+N模式的風光互補發電系統，上述的智能電動柱的柱體是固定在機座上，其的驅動都是采用固定在機座內的電機和機械傳動機構的組合體來進行，光伏板角度的調節，將由安裝有嵌入式的角度傳感器的太陽能角度控制器，來進行控制，所述太陽能角度控制器，是利用時間計時來控制光伏板的角度發生改變的一種智能控制裝置，其主要有主芯片、角度傳感器、GPS衛星定位或電子指南針、時鐘芯片、藍牙、電機驅動的模塊，主芯片通過讀取實時的時鐘及角度數值，根據不同的時間段來控制光伏板角度的變化，時鐘芯片在太陽能角度控制器接通電源后，將自動采用GPS或藍牙進行時間的校對，光伏板角度調節的工作原理為，太陽能角度控制器，在2緯度追蹤當中與光伏板安裝在同一個水平面上，當時間到達預設的調節時刻時，太陽能角度控制器接受到一個調節角度的信號，則通過控制電機的控制模塊來使角度檢測模塊做出轉動動作，以使得光伏板完成水平或傾斜的動作，此時的智能電動柱或非自轉支柱將隨著電機的轉動完成水平或伸或縮的運動，推動光伏板轉動到預定位置的同時，角度傳感器輸出的模擬量經過模擬數字轉換器轉換后送入主控制器，主控制器再根據此輸入來判定光伏板是否已經轉動到預定的角度，并據此來控制電機的控制模塊，由此完成一次角度的調節，電子指南針調節方位角的具體實施方式為，在電子指南針的刻度上，北面是在刻度為0度之處，東面是在刻度為90度之處，南面是在刻度為180度之處，西面是在刻度為270度之處，東西南北4個方面的方位角度值和模擬電壓值分別為90°、θ伏；270°、ζ伏；180°、β伏；0°、η伏，把東面或西面的角度及模擬電壓值預先輸入到控制器的儲存模塊當中，則在上午或下午時段，方位角在0°~180°或180°~360°，模擬電壓值在η~β或β~θ的區間變化時，根據輸入的方位角度值或模擬電壓值，就能夠調節方位角時刻朝向東面或西面；在傾角1日之內的多次調節模式當中，每次新調節的角度值，在上午時段為ψ-J*ψ/F；正午時段，傾角固定不變，在下午時段為γ+ψ/F，把計算出每次所需調節的傾角角度值跟與其相對應的模擬電壓值或調節時刻一起預先輸入到控制器的儲存模塊當中，具體的實施方式為，當角度傳感器處于水平位置角度為0°時，輸出端Vo輸出的為A伏的模擬電壓，當角度傳感器與水平面成最大傾角的角度值ψ時，此時輸出的是B伏的模擬電壓，當角度傳感器在0°~ψ或ψ~180°的區間變化時，輸出端Vo輸出的電壓將從A伏依此變化到B伏或B伏依此變化到A伏的模擬電壓信號，因此通過測定角度傳感器輸出端Vo電壓的大小，就可以確定光伏板與水平面間的夾角，其特征在于：不需要光電傳感裝置，分別采用電機、支柱、光伏板固定或活動支架的不同組合體，構建成一個1緯度或2維度追蹤的風光互補發電系統，方位角和傾角的調節將采用時間計時，采用太陽能角度控制器來進行控制，所述太陽能角度控制器是根據時間的計時，通過控制智能電動柱或驅動電機驅動光伏板方位角水平朝東或朝西方向移動或傾角從東面到西面進行轉動，由此調節光伏板的方位角或傾角跟隨時間的變化而發生改變的方法，調節的順序為方位角調節在先，傾角在后，所述方位角的調節由太陽能角度控制器根據GPS或電子指南針模塊輸出的信號控制其朝東或朝西轉動，所述傾角的調節有輸入法或計算法兩種不同的方法，所述傾角的調節為輸入法，所述輸入法是采用最大傾角算術平均法計算得出的所需調節的傾角角度值跟與其相對應的調節時刻一起預先輸入到控制器的儲存模塊當中，所述最大傾角算術平均法是指在上午或下午的時段內，光伏板所能夠形成的最大傾角，按調節的次數進行算術平均的方法，所述時間計時是一日之內三次或多次，2維度追蹤的調節的時間段分為上午、正午、下午三個時段，一日之內的三次調節，上午時段，光伏板面朝東面，傾角最大，正午時段，光伏板是水平狀；下午時段，光伏板面朝西面，傾角最大，每間隔E分鐘進行一次方位角的調節，在E分鐘內傾角調節F次，所述輸入法當中的光伏板的最大傾角ψ的角度值按算術平均分成F次，每次調節的角度值為ψ/F，三個時間段內光伏板的朝向與1日之內三次調節的相同，在上午時段，每次新調節的角度值為ψ-J*ψ/F，J是整數的數字系列值，最小值為1，最大值為F；在下午時段，每次新調節的角度值為γ+ψ/F，γ是調節前一時刻的角度值，每次方位角進行調節時，傾角都已經歸位到初始的位置，空心管P內的電機每次旋轉的角度與上述每次傾角調節的角度相同。