一種太陽能和風能綜合發電系統的製作方法
2023-05-05 16:10:56
本實用新型屬於太陽能風能發電領域，特別涉及一種太陽能和風能綜合發電系統。
背景技術：
隨著世界各國對能源需求的急劇膨脹、生態環境的日益惡化以及人類可持續發展的要求，世界各國都在積極開發利用可再生的新能源。
當前，風力發電是可再生能源開發利用中技術最成熟、最具開發規模和最具商業化發展前景的發電形式。由於其在減輕環境汙染、調整能源結構、促進可持續發展等方面的突出作用，風力發電是本世紀重要的綠色能源，是煤炭等常規能源發電的重要替代能源之一。而太陽能資源豐富、分布廣、無汙染、可再生，使得太陽能光伏發電成為新能源開發中的主流。
風力發電和光伏發電因各自的特點，實現互補。風力發電夜間好，光伏發電白天好，風光互補發電，可實現新能源全天候發電。通過建立風光儲能電站，提高風電消納能力和光伏間歇性問題，並起到對電網削峰填谷的作用。
隨著風電和光伏發電規模的不斷擴大，併網後，勢必會給電網帶來不良的影響。風速和光照的突然改變會造成電壓的波動與閃變或頻率的改變，從而影響了電能質量；風光出力的不確定性導致了潮流的不確定性，潮流改變可能造成支路潮流越限、節點電壓的越限等，從而影響供電可靠性。與此同時，還要增加相應容量的旋轉備用來保證系統的調峰、調頻能力。另一方面，如果當方面的光伏板或風機一直工作，勢必影響其使用壽命，增加運行成本。
技術實現要素：
為了克服現有技術的缺陷本實用新型提供一種太陽能和風能綜合發電系統，該系統通過引入儲能模塊，將風能和太陽能轉儲在儲能系統中，根據需求，連續或間歇地為電網供電，同時該系統還可以根據電網波動情況，根據當前風力及日照狀況，進行自適應地發電，在併網運行時，降低對電網的衝擊。並且根據當地日照情況，適應性調整風機是否工作，延長風機以及光伏板的使用壽命。
本實用新型是這樣實現的：
具體地，本實用新型提供一種太陽能和風能綜合發電系統，其包括控制器、逆變器、風力發電機組以及光伏發電裝置，所述控制器與所述逆變器分別與所述風力發電機組以及光伏發電裝置電連接，
所述風力發電機組包括支架、蓄電池、設置在所述支架上部的風機以及設置在所述風機底部的增速器，所述風機包括外部框架、設置在所述外部框架內部的主軸以及設置在所述主軸上的多個葉片；
所述光伏發電裝置包括支架、設置在所述支架上的光伏板、與所述支架連接並能夠旋轉的轉軸、驅動所述轉軸旋轉的電機以及設置在所述轉軸上的第一發電板以及第二發電板；
所述控制器用於控制所述風力發電機組以及所述光伏發電裝置的工作狀態，所述風機的頂部設置有用於測量風速的風力測速儀，所述第一發電板上設置有第一光照傳感器，所述第二發電板上設置有第二光照閾值，所述控制器內部設置有風速閾值、第一時間閾值、第二時間閾值以及第三時間閾值、第一光照閾值以及第二光照閾值；
當時間處於第一時間閾值時，所述控制器藉助於所述電機控制所述轉軸轉動使所述第一發電板處於向東傾斜一定角度，此時如果所述第一光照傳感器檢測到的實時光照大於第一光照閾值，所述控制器控制所述風機停止旋轉，如果所述第一光照傳感器檢測到的實時光照小於第一光照閾值，所述控制器控制所述風機旋轉；
當時間處於第二時間閾值時，所述控制器藉助於所述電機控制所述轉軸轉動使所述第二發電板處於向西傾斜一定角度，此時如果所述第二光照傳感器檢測到的實時光照大於第二光照閾值，所述控制器控制所述風機停止旋轉，如果所述第二光照傳感器檢測到的實時光照小於第二光照閾值，所述控制器控制所述風機旋轉；
當時間處於第三時間閾值時，所述控制器控制所述風機旋轉，如果此時所述風力測速儀檢測到的風速小於風速閾值，所述控制器控制所述增速器工作，以提升所述風機的風速。
優選地，所述風機還設置有導流板。
優選地，所述葉片以一定角度傾斜設置在所述主軸上，所述傾斜角度為10-15度。
優選地，所述葉片的傾斜角度為11度。
優選地，所述第一時間閾值為8-12時，所述第二時間閾值為13-17時，所述第三時間閾值為18-7時。
優選地，所述蓄電池的輸出端連接所述電機的輸入端，用於為所述電機提供電源。
優選地，所述蓄電池以及光伏板的輸出端連接有儲能裝置，所述儲能裝置設置有電壓測量裝置，所述電壓測量裝置用於測量所述儲能裝置的電壓。
優選地，所述控制器內部設置有電壓閾值，當所述儲能裝置的電壓低於所述電壓閾值時，控制器控制所述風機、第一發電板以及第二發電板同時工作。
優選地，所述葉片包括第一葉片以及第二葉片，所述第一葉片與所述第二葉片之間呈一定夾角。
優選地，所述夾角為10-15度。
與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
①本實用新型將風能和太陽能轉化為電能一併存儲在儲能模塊中，根據電網需求，由儲能模塊經由逆變模塊向電網供電，避免風能和太陽能的不穩定性對電網至直接衝擊。
②本實用新型能夠根據當前風力及日照狀況，進行自適應地發電。在控制器內部設置有多個閾值，滿足不同的工作需求，並可以根據用電量及當地的日照情況對閾值進行調整。
附圖說明
圖1是本實用新型的結構示意框圖；
圖2是本實用新型的風力發電機組的主視結構示意圖；
圖3為本實用新型的光伏發電裝置的結構示意圖；
圖4為本實用新型的風力發電機組的俯視結構示意圖；
圖5為本實用新型的葉片的結構示意圖。
具體實施方式
以下將參考附圖詳細說明本實用新型的示例性實施例、特徵和方面。附圖中相同的附圖標記表示功能相同或相似的元件。儘管在附圖中示出了實施例的各種方面，但是除非特別指出，不必按比例繪製附圖。
具體地，本實用新型提供一種太陽能和風能綜合發電系統，如圖1所示，其包括控制器1、逆變器2、風力發電機組3以及光伏發電裝置4，控制器1與逆變器2分別與風力發電機組3以及光伏發電裝置4電連接。控制器1用於控制風力發電機組3以及光伏發電裝置4的工作狀態，能夠將風能和太陽能轉化為電能一併存儲在儲能模塊中，根據電網需求，由儲能模塊經由逆變模塊向電網供電，避免風能和太陽能的不穩定性對電網至直接衝擊。
如圖2以及圖4所示，風力發電機組3包括支架31、蓄電池32、設置在支架31上部的風機33以及設置在風機33底部的增速器34，風機33包括外部框架35、設置在外部框架35內部的主軸36以及設置在主軸36上的多個葉片37。
優選地，風機33還設置有導流板。
優選地，所述葉片以一定角度傾斜設置在所述主軸上，所述傾斜角度為10-15度。
優選地，所述葉片的傾斜角度為11度。
如圖5所示，葉片37包括第一葉片371以及第二葉片372，第一葉片371與第二葉片372之間呈一定夾角。優選地，所述夾角為10-15度。更優選地，所述夾角為12度，在此角度下，葉片經導流板的導流更好，能夠獲得更多的風力進行發電。
如圖3所示，光伏發電裝置4包括支架41、設置在支架41上的光伏板42、與支架41連接並能夠旋轉的轉軸43、驅動轉軸43旋轉的電機44以及設置在轉軸43上的第一發電板45以及第二發電板46。
風機的頂部設置有用於測量風速的風力測速儀，第一發電板45上設置有第一光照傳感器，第二發電板46上設置有第二光照閾值，所述控制器內部設置有風速閾值、第一時間閾值、第二時間閾值以及第三時間閾值、第一光照閾值以及第二光照閾值。
優選地，所述第一時間閾值為8-12時，所述第二時間閾值為13-17時，所述第三時間閾值為18-7時。第一光照閾值和第二光照閾值可以根據當地的光照強度進行設置。
此時間閾值可以根據當地的日照時間及季節變化等因素進行調整，以達到更好的發電的目的。
當時間處於第一時間閾值時，即太陽在東方向時，控制器1藉助於所述電機控制轉軸43轉動使第一發電板45處於向東傾斜一定角度，一般為向東傾斜45度角，此時光照最為強烈，並且根據需要，也可以設置第一發電板隨時間推移，進一步旋轉，以獲得最大光照強度。此時如果第一光照傳感器檢測到的實時光照大於第一光照閾值，控制器1控制所述風機33停止旋轉，如果所述第一光照傳感器檢測到的實時光照小於第一光照閾值，所述控制器控制所述風機33旋轉，以達到最大限度發電的目的。
當時間處於第二時間閾值時，即太陽處於西方向時，控制器1藉助於所述電機控制轉軸43轉動使第二發電板46處於向西傾斜一定角度，一般為向西傾斜45度角，此時光照最為強烈，並且根據需要，也可以設置第二發電板隨時間推移，進一步旋轉，以獲得最大光照強度。此時如果所述第二光照傳感器檢測到的實時光照大於第二光照閾值，控制器1控制所述風機33停止旋轉，如果所述第二光照傳感器檢測到的實時光照小於第二光照閾值，所述控制器控制所述風機33旋轉；以達到最大限度發電的目的。
當時間處於第三時間閾值時，即太陽光照較弱或基本無光照時，控制器1控制所述風機33旋轉，如果此時所述風力測速儀檢測到的風速小於風速閾值，控制器1控制所述增速器工作，以提升所述風機33的風速。達到發電目的。
優選地，蓄電池的輸出端連接所述電機的輸入端，用於為電機提供電源。
優選地，蓄電池以及光伏板的輸出端連接有儲能裝置6，儲能裝置6設置有電壓測量裝置61，電壓測量裝置61用於測量所述儲能裝置的電壓。
優選地，控制器1內部設置有電壓閾值，當儲能裝置6的電壓低於電壓閾值時，控制器1控制風機、第一發電板以及第二發電板同時工作，滿足發電需求。
本實用新型還提供一種太陽能風能發電方法，其包括以下步驟：
S1、根據當地日照時間及季節，計算第一時間閾值、第二時間閾值、第一溫度閾值以及第二溫度閾值；
S2、根據風機發電量計算風速閾值；
S3、在控制器內部設置風速閾值、第一時間閾值、第二時間閾值、第一溫度閾值以及第二溫度閾值，根據閾值的運行條件，對風力發電機組以及光伏發電裝置進行控制。
與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
①本實用新型將風能和太陽能轉化為電能一併存儲在儲能模塊中，根據電網需求，由儲能模塊經由逆變模塊向電網供電，避免風能和太陽能的不穩定性對電網至直接衝擊。
②本實用新型能夠根據當前風力及日照狀況，進行自適應地發電。在控制器內部設置有多個閾值，滿足不同的工作需求，並可以根據用電量及當地的日照情況對閾值進行調整。
最後應說明的是：以上所述的各實施例僅用於說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或全部技術特徵進行等同替換；而這些修改或替換，並不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的範圍。