一種配電裝置的製作方法
2023-05-28 14:46:36 1
專利名稱：一種配電裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種配電裝置，尤其涉及利用這種裝置提供來自太陽能的電能。
背景技術：
眾所周知，供電網具有彼此間隔的杆，其上有串接電線，電力通過串接電線傳輸至分布式網絡。同樣眾所周知的是，對於任何這種配電網絡，總是存在利用電線傳輸電力導致的電損耗，由於電源到終端用戶的距離原因，電力被削減。已知的是，例如位於家庭或甚至是商業設備等終端應用位置的太陽能電池可能具有一太陽能集熱器，其位於屋頂並通過適當的連接器連接至其電源。已知的是，這種設備需要專業支持和家庭或商業前提的特殊支持，且因此相對昂貴並依賴於每個獨立的所有者來承擔這種關於自身環境的投資。毫無疑問，如果能夠增加太陽能的使用，尤其是與電力網供應進行關聯，將會更加有利，然而也存在著具體的困難，這些困難包括，對於電力供應商而言，為了使傳輸損耗最小化，該供應商需要找到一個或多個與預期用戶的連接相對接近的地點，並且應當考慮涉及這種設備的花銷是否合理，還有任何這種設備應還可以實現在那些它能夠相對免於幹擾和拆除的地方，或者在所有環境中都可以使用。發明目的
本發明的一個目的在於幫助和促進來自太陽的電力的經濟的額外的供應。
發明內容
本文的發現在於能夠將太陽電池板定位在多個傳統地用於提供電力傳輸線的供電桿上。可以放置太陽能電池板，以使其僅連接到杆的上半部分，並設置為環繞該杆以降低風力修正負載，並進行取向使其在杆的優選陽光接收側。如果這種太陽能電池板以這種方式放置在多個電力杆上，首先它們將會具有的優勢是不顯眼，並將因此不會在外觀上引起公眾的忿怒。其次，由於其具有可纏繞在電力杆周圍以部分延伸的電池板，它除了可以最小化視覺幹擾以外，還能夠減少電池板可能遇到的風量，因此減少對電力杆及其相關電線強度的重新設計的潛在需求。電線和杆上的風阻負載是杆的設計中一個重要的工程因素，為保證本申請的經濟基礎，可以將板纏繞在杆的周圍或至少部分地纏繞在杆的周圍，以使其主要至少放置在最大限度接受陽光的接受位置，這會將受到風的過渡影響的可能最小化。優選地，當太陽能電池板本身能夠纏繞在杆的周圍且固定在杆的上半部分時，可放置電池板，以使杆的外表面和電池板的內側或者電池板的內表面部分之間留出一個或多個通道，藉此幫助空氣傳導，從而促進電池板的對流冷卻的實現。優選地，將電池板放置在杆的上半部分，也就是說杆具有下半部分，其中上半部分基本上遠離地面，因此防止了可能意圖幹擾電池板或以不恰當的方式行動的人輕易接近電池板。此外，電池板的上半部分通常具有上端部，其位於絕緣子連接的橫杆和由絕緣子支撐的電線的下方。我們期望這種裝置會正常放置在已經安裝的杆上，適當地選擇每個電池板的方向，從而對於地球表面上的一個給定緯度，可以選擇杆周圍的排列，從而電池板被適當定位，且大體上電池板的寬度使其可在優選的實施例中繞大約杆周長的一半延伸。太陽能電池板的一個問題在於其為恆流設備。因而，經過串聯電池的總電流受到最低效率電池允許通過的電流量的影響。對於由面對發散方向的電池組成的無源太陽能電池陣列，其中某些電池可能沒有接收到與其它電池同樣多的日光照射，怎樣達到更高的電流水平是一項挑戰。特別的一個問題在於電池板至少在某種程度上纏繞在一個杆上，以至於無論何時，僅僅某些電池將直接面對日光。然而我們建議將電池接合成陣列，以使它們形成垂直排列的組，當位於至少某種程度上纏繞在杆周圍的位置時形成這種垂直取向。通過將串聯電池耦合，串聯電池在位置上依次平行地圍繞著杆，從而允許每組垂直排列的電池依次被陽光直接照射，且當陽光直接照射時，這將為特定的電池組提供相對恆定的大量電流。其它鄰接的垂直電池組將有望再提供一部分電流。並且，適當安置的二極體能夠確保做出主要貢獻的電池組將不會通過未執行的電池而丟失部分電流。毋庸置疑，任何太陽能電池應當通過合適的電子電路連接，以使其輸出可接合至典型為240伏或110伏交流電源的主電源，而且這種連接器通常可為適當的鎖相換流器。優選地，可以考慮使多個這種裝置通過一個安裝網分布，這將會在與傳統或未來用戶將距離相對較短並因此傳輸損耗將適當減小的位置提供電力。在一種形式中，可以說本發明提供了一種具有多個連續支撐電力傳輸電纜的供電桿的裝置，並使用戶遠離這些電纜，每個杆具有嵌入地面的下端並被地面支撐以至少從地面近似垂直的延伸，該電力傳輸電纜在每個相應杆的頂端或接近杆的頂端被支撐，電池板包括或包含作為太陽能至電能轉換器太陽能接收電池，其在所述電池板上分布，電池板連接其他多個杆且對於每個電池板，電子電路電連接電池並提供從所述電池到相位及電壓匹配輸入的電力轉換至配電網絡。在另一種形式中，可以說本發明提供了一種具有順序排列的電力杆的配電裝置， 該電力杆支撐了輸電電纜，並連接至電反饋(electrical feeds)，其包括一組被地面支撐的電力杆，電力杆定位並間隔排列，每個支撐著一個或多個橫杆及電纜，電纜從杆到杆延伸以形成提供配電網絡的公共電網，以及至少一根具有太陽能電池板的杆，該電池板連接該杆並由其支撐，並定位成具有一有源太陽能電池的上端寬度，其位於所有橫杆下方，且最低部分位於地平線上方，固定該杆以提供所關心的杆的表面及其至少部分周圍的延伸，藉此能夠圍繞該杆朝向適當的更好的日光接收位置。在另一種形式中，可以說本發明提供了一種配電裝置，其包括多個地面支撐的電力杆，電力杆定位並相互間隔排列並支撐著一個或多個橫杆和電纜，電纜從杆到杆延伸以形成公共電網，該公共電網通過來自供應有更高壓的電力的變壓器的第一公共電源來提供配電網絡，以及至少一根具有太陽能電池板的杆，該電池板連接該杆並由其支撐，並定位成具有一有源太陽能電池的上端寬度，其位於任意橫杆下方，且最低部分位於地平線上方，將外表面的位置固定住，使得大體上僅僅在排列以直接接收至少充足的陽光的一個或多個表面上延伸。優選地，太陽能電池板為板狀且具有繞垂直軸的曲線形狀，且杆部分在由這種曲線形成的凹形內排列和定位。
為更好地理解本發明，現結合附圖進行描述，其中
圖1為示意形式的圖示，多個支撐配電網絡或至少其一小部分的杆，並具有如上所述連接到所示三根杆的每個的上半部分的太陽能電池板，
圖2示出了太陽能電池板連接至相鎖定換流器的電路，其中換流器連接至與杆相連的適合的供電線路的相位，並且此處提供了過壓設備，
圖3示出了連接了這種太陽能電池板的杆的具體細節，且
圖4示出了圖3的杆的剖視圖，表明太陽能電池板被杆的背面所支撐的方式有助於通風和對流冷卻的開放式通道。
具體實施例關於上述附圖的詳細內容，在圖1中多個杆1的至少部分的杆被示出，變壓器2連接某些更高壓電源，這將在多個杆和廣域配電網提供低壓交流輸出(均方根240伏)。在每種情況下，圖1包括橫杆3，在常規方式下，其由支柱4固定並支撐絕緣體5。根據本發明，太陽能電池板6的形式為可變形，以使其能夠纏繞在杆1周圍一圈並且固定到圖4特別示出的子框架7，該子框架7能夠提供多個垂直通道8和9，並由利於太陽能電池6散熱的材料組成。該底板由螺絲9固定。太陽能電池板6的長度設定為，當相比於杆1的總高度時，確保如果電池板6的上邊剛好位於橫杆下方，則其下端基本上位於正常情況下人從這種杆走過時能碰到的高度之上。因而傳統地這可為兩米以上，電池板進一步的高度為五米。將在逐個杆的基礎上選擇電池板的朝向，從而針對杆的位置來適當選擇電池的兩極排列，且理應與緯度相對應，以便一天內的日光可以依次順序地直接照射在電池板的太陽能電池組上。以這種方式，組中的每個電池能夠串聯連接以形成恆流設備，通過以同一個方向面對太陽，它們將以相似的程度共同被照射。換言之，太陽能電池以垂直排列的組的形式連接，每個獨立的組內的電池為電串聯連接，所有組並聯連在一起。可設置適當的二極體保護來避免對未照射組的電流損耗。為使太陽能電池組工作，將其保持在與彈性片相似的一個共同的矩陣內，從而通過纏繞在杆周圍，該電池組可以保持在為垂直排列而相鄰組將以發散極性的方向順序排列。
描述本發明的其它方式還有，在公共支撐材料上有一集成的多個太陽能電池，其由垂直排列的太陽能電池組而組成，每個組的電池以相同極性方向排列，第一組電池全部朝向第一極性方向，鄰接所述第一組電池的第二組電池朝向與所述第一組不同的極性方向，鄰接所述第二組電池的另外一組電池基本上朝向與另一極性方向，藉此它們定位成外部朝向和至少近似地跟隨在某些支撐杆的周圍。在這種情況下，太陽能電池6與電網之間的電連接是由具有相位跟蹤10和過電壓旁路11以及中斷器12的換流器來實現的。可以想到的是，電池板可能會連接在僅僅某些杆上，而且還可以想到是，在某些情況下應當有一個以上的電池板連接到一根杆上，其中或許杆的可用區域難以容納更多的電池板。被陽光直接照射的太陽能電池的一個挑戰是它們會變熱並影響效率。因而我們已經設置所有的電池板的定位，以促進電池板背面和杆之間的通常感應的通風。本實施例中的纏繞是在電池板一側的電池組所指向的方向與電池板另一側的電池組所指向的方向之間的120度角。還可以想到的是，當太陽能電池的一個電池板纏繞在杆上時，同一根杆上已經有兩個或更多的電池板，其可以包括垂直排列的一個或多個電池組，太陽能電池將會有獨立的垂直組。或者在可選地實施例中，可能有多個上下排列的電池板，在這種情況下，每個電池板在與日光軌跡相適應的方向具有不同的高度。作為電池板內電池組的極性方向延伸的指示，其可以在90度至150的範圍之內變化。杆可以大致以圓柱形示出，因此可以應用例如木製杆，但並不意味著這種杆應當被限定為木製杆，且對杆的纏繞也應當與杆的形狀相適應，即使其為例如其他場合下所遇到的橢圓形杆，並例如由鋼筋混凝土或鋼梁構成。通過提供這種繞杆的纏繞，降低了視覺衝擊並因此也使得更大量的太陽能電池能夠安置在一根杆上，而不產生不雅觀的外表。並且，風負載也不是什麼困難。其優越於排列困難且對一整天的日光而言並不理想的扁平式面板，因為它具有無源排列，並向風呈現了足夠大的面積，潛在地約束了其使用。
權利要求
1.一種裝置，其具有多個連續支持電力傳輸電纜的供電桿，並使用戶遠離這些電纜，每個杆具有嵌入地面的下端並被地面支撐以近似垂直的方向從地面延伸，該電力傳輸電纜被支撐在相應杆的頂端或接近相應杆的頂端，電池板包含或包括作為太陽能至電能轉換器的太陽能接收電池，其分布在所述電池板上，電池板連接其他多個杆並且在各個情況下至少在某種程度繞其相應垂直排列的杆纏繞，且對於每個電池板，電子電路電連接電池並提供從電池到相位及電壓匹配輸入的電力轉換至所述配電網絡。
2.如權利要求1所述的裝置，其中電力傳輸電纜由固定到各自的杆的橫桁所支撐。
3.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，至少某些太陽能電池為面板的形式，該面板至少某種程度上纏繞在支撐杆的周圍，並且其取向使得至少某些太陽能電池能在至少一天內大部分時間被日光直接照射。
4.如前述任一項權利要求所述的裝置，其中至少某些太陽能電池以垂直排列的組來安置，面向共同的極性方向，並且組內的電池為電串聯連接。
5.如前述任一項權利要求所述的裝置，其中多個上述組彼此相鄰定位，並按每組之間以不同指向極性的方向來排列，以使一天之內日光按順序顯著地照射每組。
6.如前述任一項權利要求所述的裝置，其中太陽能電池板被支撐以在電池與杆之間具有冷卻空氣空間。
7.如前述任一項權利要求所述的裝置，其中電池板內電池組的極性方向的延伸可以在 90度至150的範圍之內變化。
8.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特徵還在於，可設置每個太陽能電池板以使杆的外表面和電池板的內側或者至少電池板的內表面部分之間留出一個或多個通道，以助於空氣傳導並因此促進電池板的對流冷卻的實現。
9.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，每個電池板僅放置在杆的上半部分。
10.如前述任一項權利要求所述的裝置，其特徵在於，太陽能電池通過鎖相換流器連接至240伏或110伏的交流電源之一。
11.一種具有順序排列的電力杆的配電裝置，該電力杆支撐了輸電電纜，並連接至電反饋，其包括一組被地面支撐的電力杆，其定位並間隔排列並支撐著一個或多個橫杆及電纜， 電纜從杆到杆延伸以形成提供配電網絡的公共電網，以及至少一根具有太陽能電池板的杆，該電池板連接該杆並由其支撐，其定位成具有一有源太陽能電池的上端寬度，其位於所有橫杆下方，且最低部分位於地平線上方，固定該杆以提供所關注的杆的表面及其至少部分周圍的延伸，藉此能夠圍繞該杆朝向適當的更好的日光接收位置。
12.—種配電裝置，其包括多個地面支撐的電力杆，其定位並相互間隔排列並支撐著一個或多個橫杆和電纜，電纜從杆到杆延伸以形成公共電網，該公共電網通過來自供應有更高壓的電力的變壓器的第一公共電源來提供配電網絡，以及至少一根具有太陽能電池板的杆，該電池板連接該杆並由其支撐，並定位成具有一有源太陽能電池的上端寬度，其位於任意橫杆下方，且最低部分位於地平線上方，將外表面的位置固定住，使得大體上僅僅在排列以直接接收至少充足的陽光的一個或多個表面上延伸。
13.如權利要求11-12中任一項所述的配電裝置，其特徵還在於，太陽能電池板為板狀且具有繞垂直軸的曲線形狀，且杆部分在由這種曲線形成的凹形內排列和定位。
全文摘要
一種電力傳輸系統，其中太陽能電池連接到多個傳輸杆。該電池位於纏繞在杆的周圍的電池板中，以降低風阻負載和視覺衝擊。
文檔編號H02G7/00GK102171839SQ200980139384
公開日2011年8月31日 申請日期2009年8月6日 優先權日2008年8月6日
發明者大衛·史密斯, 格蘭特·貝赫雷多弗 申請人:能源創新私人有限公司