用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统的制作方法

本实用新型涉及一种用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统，属于智能微电网技术领域，特别涉及微电网中环境能量转化与收集技术领域。

背景技术：

微电网是一种新型网络结构，其是通过微电源、负荷、储能系统和控制装置构成的系统单元。微电网是一个能够实现自我控制、保护和管理的自治系统，既可以与外部电网并网运行，也可以孤立运行。由于微能源的收集方式通常以多种能量转化装置协同配合为主，所以本身带有波动性，因此，需要有储能装置来进行平衡。微电网是为了缓解电力紧缺、增强电网抗灾能力、保证重要负荷不间断供电、提高供电质量等电力系统所存在的问题。目前微电网主要采用多种能量转换形式，如通过转化风能、光伏能、潮汐、地热能为电能进行存储并利用。但对于像风能、光伏能、潮汐能发出的电存在不连续性和间歇性，此种状态的电能无论对于负荷还是主干电网来说都很难直接应用。因此针对多种可再生能源，研究一种可进行稳定能量转化与存储的微电网供电技术显得尤为迫切。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统，以解决现有的微电网中多种能量转换形式存储的电无法直接应用的问题。

本实用新型提供的用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统，包括光伏能量转换结构、固定基座、摩擦电能转换组件、高度调节杆和电能存储模块；其中，摩擦电能转换组件与电能存储模块分别固定在固定基座上，光伏能量转换结构的一端与固定基座转动连接，高度调节杆的顶端与光伏能量转换结构的另一端相抵接，高度调节杆的底端与固定基座固定连接。

此外，优选的方案是，固定基座包括支架螺纹连接孔；以及，光伏能量转换结构包括中空的固定支架和光伏能量转换板，在固定支架上设置有基座螺纹连接孔和换能板连接孔，光伏能量转换板包括光伏换能组件和安装板，在安装板上设置有螺纹连接孔，在光伏换能组件上固定连接有限位挡板；其中，基座螺纹连接孔通过紧定螺钉与支架螺纹连接孔连接；换能板连接孔通过螺钉与螺纹连接孔连接；安装板与光伏换能组件通过角度调整轴转动连接，角度调整轴用于调节光伏换能组件与固定基座所形成的角度；限位挡板与高度调节杆相抵接。

另外，优选的方案是，光伏换能组件与固定基座所形成的角度的范围在0 度到45度之间。

再者，优选的方案是，摩擦电能转换组件包括正极柔性摩擦板、负极刚性摩擦板和绝缘基座；其中，在绝缘基座的顶面设置有矩形凹槽和斜凹槽，正极柔性摩擦板的一端插入斜凹槽内，负极刚性摩擦板的一端插入矩形凹槽内，正极柔性摩擦板的另一端与负极刚性摩擦板的另一端相贴合。

此外，优选的方案是，斜凹槽与绝缘基座底边夹角为15°。

另外，优选的方案是，固定基座还包括摩擦电能转换组件固定槽、高度调节杆固定孔和电能存储模块固定槽；其中，绝缘基座嵌入在摩擦电能转换组件固定槽内，高度调节杆的底端插入在高度调节杆固定孔内，电能存储模块嵌入在电能存储模块固定槽内。

再者，优选的方案是，摩擦电能转换组件固定槽的数量与摩擦电能转换组件的数量相同，分别为至少一个，且摩擦电能转换组件固定槽均匀分别在固定基座的上表面。

此外，优选的方案是，摩擦电能转换组件固定槽的数量为16个，且相邻的两个摩擦电能转换组件固定槽的间距为摩擦电能转换组件固定槽边长的两倍。

另外，优选的方案是，高度调节杆包括固定杆和伸缩杆，在固定杆的底端设置有外螺纹，固定杆通过外螺纹与高度调节杆固定孔螺纹连接，伸缩杆的一端插入在固定杆内，另一端与限位挡板相抵接。

再者，优选的方案是，在电能存储模块上设置有接线孔，接线孔分别与光伏能量转换结构中的导线和摩擦电能转换组件中的导线相连接。

通过上述设计方案，本实用新型可以带来如下有益效果：

本实用新型在白天时段，利用光伏能量转换结构将太阳能转换成电能，在夜晚时段，利用摩擦电能转换组件，将风能转换成电能，因此，本实用新型能够24小时不间断地工作，并通过能量存储模块对转化的电能进行有效的整理和存储。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的说明：

图1为本实用新型的用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统的结构示意图；

图2为本实用新型提出的光伏能量转换结构的结构示意图；

图3为本实用新型提出的固定支架的结构示意图；

图4为本实用新型提出的光伏能量转换板的结构示意图；

图5为本实用新型提出的固定基座的结构示意图；

图6为本实用新型提出的摩擦电能转换组件的结构示意图；

图7为本实用新型提出的绝缘基座的结构示意图；

图8为本实用新型提出的高度调节杆的结构示意图。

图中：1-光伏能量转换结构、2-固定基座、3-摩擦电能转换组件、4-高度调节杆、5-电能存储模块、11-固定支架、12-光伏能量转换板、111-基座螺纹连接孔、112-换能板连接孔、121-光伏换能组件、122-螺纹连接孔、123-限位挡板、 124、角度调整轴、125-安装板、21-摩擦电能转换组件固定槽、22-高度调节杆固定孔、23-电能存储模块固定槽、24-支架螺纹连接孔、31-正极柔性摩擦板、 32-负极刚性摩擦板、33-绝缘基座、331-矩形凹槽、332-斜凹槽、41-固定杆、42- 伸缩杆、411-外螺纹。

具体实施方式

图1示出了本实用新型的用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统的结构。

如图1所示，本实用新型提供的用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统包括：光伏能量转换结构1、固定基座2、摩擦电能转换组件3、高度调节杆4和电能存储模块5；其中，摩擦电能转换组件3与电能存储模块5 分别固定在固定基座2上，光伏能量转换结构1的一端与固定基座2转动连接，高度调节杆4的顶端与光伏能量转换结构1的另一端相抵接，高度调节杆4的底端与固定基座2固定连接，在电能存储模块5上开设有接线孔，接线孔可与光伏能量转换结构1中的导线和摩擦电能转换组件3中的导线相连接，光伏能量转换结构1与摩擦电能转换组件3转换的电能通过导线传送至电能存储模块5 内，进行存储。

图2-图4分别示出了本实用新型提出的光伏能量转换结构的结构、固定支架的结构、光伏能量转换板的结构。

如图2-图4所示，光伏能量转换结构1包括中空的固定支架11和光伏能量转换板12，光伏能量转换板12可依据固定基座2的大小设计尺寸及数量，光伏能量转换板12可排成阵列形式，以增大光照面积，在固定支架11上开设有基座螺纹连接孔111和换能板连接孔112；光伏能量转换板12包括光伏换能组件 121和安装板125，在安装板125上开设有螺纹连接孔122，换能板连接孔112 通过螺钉与螺纹连接孔122连接，实现光伏能量转换板12与固定支架11的固定，所选用的螺钉匹配螺纹连接孔122直径即可，例如选用Φ4的内六角螺钉可有效连接相应螺纹连接件；在光伏换能组件121上面向高度调节杆4的一面固定连接有至少一个限位挡板124，可以通过焊接的方式将限位挡板124焊在光伏换能组件121上，限位挡板124与高度调节杆4的顶端相抵接，用于对高度调节杆4的顶端进行限位；安装板125与光伏换能组件121通过角度调整轴124 转动连接，角度调整轴124用于对光伏换能组件121进行角度调节，即调节光伏换能组件121与固定基座2所形成的角度，优选地，角度调整轴124的角度调节范围在0度到45度之间，在光伏换能组件121与固定基座2所形成的角度为0度时，光伏换能组件121平行于固定基座2，在光伏换能组件121与固定基座2所形成的角度为45度时，形成光伏换能组件121与固定基座2的最大夹角；当需要调节光伏换能组件121的角度时，向上抬起光伏换能组件121，并调整高度调节杆4的长度，在调整好光伏换能组件121的角度后，放下光伏换能组件 121，使高度调节杆4与对应的限位挡板124相抵接。

图5示出了本实用新型提出的固定基座的结构。

如图5所示，固定基座2包括摩擦电能转换组件固定槽21、高度调节杆固定孔22、电能存储模块固定槽23和支架螺纹连接孔24，基座螺纹连接孔111 通过紧定螺钉与支架螺纹连接孔24螺纹连接，实现固定支架11与固定基座2 的固定；摩擦电能转换组件固定槽21用于固定摩擦电能转换组件3，高度调节杆固定孔22用于固定高度调节杆4，高度调节杆4的底端插入在高度调节杆固定孔22内，电能存储模块固定槽23用于固定电能存储模块5。

图5结合图1，电能存储模块5嵌入在电能存储模块固定槽23内，以将电能存储模块5固定在固定基座2上。

图6示出了本实用新型提出的摩擦电能转换组件的结构。

如图6所示，摩擦电能转换组件3包括正极柔性摩擦板31、负极刚性摩擦板32和绝缘基座33；负极刚性摩擦板32可选用易失电子的金属材料制成，如铜板、铝板等材料，正极柔性摩擦板31可选用易得电子的材料制成，如FEP、 PTFE等材料。

结合图5与图6，绝缘基座33嵌入在摩擦电能转换组件固定槽21内，以将摩擦电能转换组件3固定在固定基座2上。

摩擦电能转换组件固定槽21的数量与摩擦电能转换组件3的数量相同，分别为至少一个，且摩擦电能转换组件固定槽21均匀分别在固定基座2的上表面。在本实用新型的一个具体实施方式中，摩擦电能转换组件固定槽的数量为16个，且排布成四乘四的矩阵形式分布在固定基座2上，相邻的两个摩擦电能转换组件固定槽21的间距为摩擦电能转换组件固定槽21边长的两倍。

图7示出了本实用新型提出的绝缘基座的结构。

如图7所示，绝缘基座33包括矩形凹槽331和斜凹槽332，矩形凹槽331 和斜凹槽332均开设在绝缘基座33的顶面，优选地，斜凹槽332与绝缘基座33 的底边夹角为15°。

结合图6与图7，正极柔性摩擦板31的一端插入在斜凹槽332内，负极刚性摩擦板32的一端插入在矩形凹槽331内，正极柔性摩擦板31的另一端与负极刚性摩擦板32的另一端的表面相贴合。

图8示出了本实用新型提出的高度调节杆的结构。

如图8所示，高度调节杆4包括固定杆41和伸缩杆42；在固定杆41的底端设置有梯形的外螺纹411，固定杆41通过外螺纹411与高度调节杆固定孔22 螺纹连接，伸缩杆42的一端插入在固定杆41内，伸缩杆42的另一端与限位挡板123相抵接，通过调节伸缩杆42露出固定杆41的长度来调节高度调节杆4 的整体长度。

本实用新型提供的用于微电网供能的摩擦-光伏分布式能量转换与存储系统的分布式能量转换原理为：能量转换分为两部分进行，第一部分主要利用光伏能量转换结构1，光伏能量转换结构1带有光伏能量转换板12，其内部复合硅材料可以在光照下通过得失电子进行能量转换，以将太阳能转换成电能，配合角度调整轴124调节光照角度可有效提高太阳能的转化效率，此部分能量转换主要集中在白天光照条件下，对于绝大多数光伏发电机都不能在夜间工作，因此，能量转换的第二部分可不受光照限制，能量转换的第二部分主要利用摩擦电能转换组件3进行风能向电能的转换，在风力的作用下正极柔性摩擦板31与负极刚性摩擦板32发生相对位移，因此在接触面积上产生面积差，使得正极柔性摩擦板31与负极刚性摩擦板32之间的电子发生移动，从而使风能转换成电能，采用多个摩擦电能转换组件3排布成阵列形式，可有效增大受风面积，从而提高转换效率，优选地，将摩擦电能转换组件3中正极柔性摩擦板31的刚度设计的很小，对于微弱的气流，如呼吸、微风等，也可使其发生偏转位移，因此，可以适用于任何条件下的外部环境。

本实用新型通过光伏能量转换结构1与摩擦电能转换组件3可实现24小时不间断地工作，并配备能量存储模块5，可有效的存储电能，且所选用材料价格低廉，使用环境较为广泛，因此具有广阔的应用前景。