一种适用于山丘地区风光互补提水系统

1.本发明涉及水利，新能源领域，特别涉及一种实现风光水互补与山丘区提水的系统。


背景技术：

2.山丘地区常常会出现光照强时风弱，阴天、下雨或者晚上等光照弱时风强，在时间上为风电和光电提供了良好的互补性，为开发利用太阳能和风能资源实现山丘区提水系统等提供了良好的条件。结合风能与太阳能的时间变化分布上有较强的互补性特点，综合利用风力发电和太阳能光伏发电技术建立的风光互补发电系统是解决山丘区提水系统独立供电的较佳方案，可以有效节约水资源，满足对山丘区快速高效的需水需求。


技术实现要素：

3.为了克服山区需水量大，水源少，提水耗费大量人力物力等困难，本发明旨在提出一种适用于山丘地区风光互补提水系统，配合使用风力发电系统和太阳能发电系统，可综合利用山丘地区的风力和光照资源，实现风力和光照资源的最大化利用。用于山地水资源的积蓄与山地作物的灌溉，具有节约资源，供电稳定，提高效率的特点。
4.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
5.一种适用于山丘地区风光互补提水系统，由风光互补提水装置构成，包括风力发电系统，太阳能发电系统，变电站，蓄电池，水泵；所述风力发电系统，所述太阳能发电系统及所述蓄电池分别与所述变电站的对应端口连接，所述水泵与所述变电站的负载端连接，所述水泵的进水口设置在水源内；所述路灯及所述紧急电源与所述蓄电池的负载端相连；所述水泵抽上来的水可用作所述农业灌溉，所述水泵抽上来的水还可经过所述过滤池给人们当做所述生活用水。
6.在本发明的具体实施例中，首先把风力发电系统与太阳能发电系统分别与变电站连接，实现两种清洁能源的互补综合利用，所取得电能可存储在蓄电池内或直接为水泵提供电力，水泵提升水源，通过管道输送，一方面用作山丘地区农作物的灌溉，一方面通过过滤池，用作山丘地区人民生活用水。存储在蓄电池内的电可用作山区路灯或者充当紧急电源。
7.进一步地，风力发电系统中，本文提供一种便于运输、安装和维修，互换性能好，定位精度高的具有互换性的分段式风力发电叶片。
8.进一步地，所述太阳能电池板包括第一电池板和第二电池板，所述第一电池板和第二电池板通过连接带连接，第一电池板和第二电池板上分别安有紧锁装置一和紧锁装置二，在需要将两块电池板折叠时，以方便的将两个电池板锁在一起，防止其意外恢复，更加安全。
9.进一步地，太阳能发电系统中，所述光照强度测试装置包括光敏电阻，聚光筒，连接板一和安装孔一，所述光敏电阻设于所述聚光筒底部，沿垂直于所述连接板一的方向，所
述聚光筒的直径从底部往上递增。将光敏电阻串联一个10k的电阻，可将光敏电阻获得的光信号转化为电信号。
10.进一步地，当有光束通过光学系统照射到光敏电阻的表面上时，会在其上形成一个光斑。事先设计当光束直射时光斑在4个光敏电阻上的面积相等，4个光敏电阻会对应产生对应强度的光电流输出，光电流通过串联的电阻后即可转化为电压信号输出。当光线直射进入时，光斑在各个光敏电阻上面积相等，四个光敏电阻输出的电压信号相同，否则四个光敏电阻的输出光电流信号不相等，转化为不等的电压值信号输出，此时比较四个光敏电阻的输出即可确定光信号源的方位，由于太阳东升西落，我们可以利用舵机调节太阳能电池板朝太阳转动的方向转动，直至在一个允许误差范围内使光线直射在光敏电阻上，完成对光源如太阳的跟踪。
11.进一步地，所述聚光筒的高度为2-3cm，顶部直径为3-5cm；所述聚光筒的内表面设有铝箔或者锡箔膜。由此，聚光效果最好，控制效果更好。
12.进一步地，所述梁与底部支撑架紧密连接，所述的舵机固定在所述的连接板二上，所述的舵机与所述的太阳能电池板紧密连接。提升整个太阳能发电系统的集成度和稳定性。
13.进一步地，所述单片机与所述光照强度测试装置和控制所述太阳能电池板转动的舵机连接，当单片机接收到光照强度测试装置传过来的信号时，控制舵机转动或停止，此控制过程相对简单，耗费的成本低。
14.进一步地，所述单片机没有接收到所述光照强度测试装置传输过来的电信号时，可以自动选择是否开启太阳能发电系统。
附图说明
15.下面结合附图对本发明作进一步说明。
16.图1为本发明实施例一种适用于山丘区的风光互补提水系统第一结构示意图。
17.图2为本发明太阳能发电系统的主视图。
18.图3为本发明太阳能发电系统的太阳能电池板的结构示意图。
19.图4为本发明太阳能发电系统的光照强度测试装置的结构示意图
20.上述附图中的有关标记说明：
21.1风力发电系统、2太阳能发电系统、21太阳能电池板、211第一电池板、212第二电池板、213连接带、214紧锁装置一、215紧锁装置二、22舵机、23光照强度测试装置、231光敏电阻、232聚光筒、233连接板一、234安装孔一、235 10k的电阻、24连接板二、25梁、26单片机、27支撑架、271定位孔、272安装孔二、28支架、4蓄电池、5水泵、6路灯、7紧急电源、8水源、9过滤池、10生活用水、11农业灌溉。
具体实施方式
22.下面结合附图对本发明进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。在结合附图对本发明进行说明前，需要特别指出的是：
23.本发明中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，可以相互组合。
24.此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
25.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”，“下”，“前”，“后”，“左”，“右”，“垂直”，“水平”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
26.【实施例1】
27.如图1所示，一种适用于山丘地区风光互补提水系统，由风光互补提水装置构成，包括风力发电系统(1)、太阳能发电系统(2)、变电站(3)、蓄电池(4)、水泵(5)；所述风力发电系统(1)、所述太阳能发电系统(2)及所述蓄电池(4)分别与所述变电站(3)的对应端口连接，所述水泵(5)与所述变电站(3)的负载端连接，所述水泵(5)的进水口设置在水源(8)内；所述路灯(6)及所述紧急电源(7)与所述蓄电池(4)的负载端相连；所述水泵(5)抽上来的水可用作所述农业灌溉(11)，所述水泵(5)抽上来的水还可经过所述过滤池给人们当做所述生活用水。
28.在本发明的具体实施例中，首先把风力发电系统(1)与太阳能发电系统(2)分别与变电站(3)连接，实现两种清洁能源的互补综合利用，所取得电能可存储在蓄电池(4)内或直接为水泵(5)提供电力，水泵(5)提升水源，通过管道输送，一方面用作山丘地区农业灌溉(11)，一方面通过过滤池(9)，用作山丘地区人民生活用水(10)。存储在蓄电池(4)内的电可用作山区路灯(6)或者充当紧急电源(7)。
29.【实施例2】
30.如图2所示，所述太阳能电池板(21)包括第一电池板(211)、第二电池板(212)、连接带(213)、紧锁装置一(214)和紧锁装置二(215)。所述的第一电池板(211)、第二电池板(212)通过所述的连接带(213)连接。当遇到狂风、暴雨等恶劣天气时，人工将第二电池板翻转，向第一电池板靠拢，完成折叠。所述的连接带(213)为可转动连接装置，所述第一电池板(211)和所述第二电池板(212)通过所述连接带(213)转动而相互靠拢。所述第一电池板(211)的左端安装有锁紧装置一(214)、所述第二电池板(212)的右端安装有锁紧装置二(215)、所述锁紧装置一(214)为凹形，所述的紧锁装置二(215)为凸形，二者可以相互配合，设置的锁紧装置可以方便的将两个电池板锁在一起，防止其意外恢复，更加安全。
31.【实施例3】
32.如图3所示，太阳能发电系统(2)包括太阳能电池板(21)、舵机(22)、光照强度测试装置(23)、连接板二(24)、梁(25)、单片机(26)、支撑架(27)。光照强度测试装置(23)垂直固定于太阳能电池板(21)的四个角、太阳能电池板(21)通过支架(28)固定，支架(28)连接舵机(22)、舵机(22)垂直固定于连接板二上，单片机(26)放置于梁(25)内，单片机(26)与光照
强度测试装置(23)和(22)仰舵机和舵机码盘通过导线连接。支撑架(27)置于梁底部，用于固定梁(25)和底盘。
33.【实施例4】
34.如图3所示，单片机(26)与光照强度测试装置(23)和舵机(22)通过导线连接。这三者是太阳能发电系统(2)实现对太阳进行追踪的核心部分。
35.其中，由于太阳每天升起的大致位置都差不多，因此可将太阳能发电系统(2)设置在固定位置。保持太阳能电池板(21)与太阳刚升起时保持垂直，这样可以保证舵机(22)可以只朝着太阳转动方向转动，实现对太阳的实时追踪，保证太阳能电池板(21)能实现对光能的最大利用效率。
36.该系统有三种工作模式。
37.1.启动，预设一个辐射强度阀值，当光敏电阻(231)阻值大于一个值时，单片机(26)接收到10k电阻(235)传输的电压信号后，开启太阳能发电系统(2)，单片机(26)将启动信号传输给舵机(22)，对太阳进行实时追踪。该辐射强度阈值可以根据当地的季节不同去设置。同时遇到阴雨天或其他没有太阳的天气时，该系统处于关闭状态。
38.2.工作，当有光束通过光学系统照射到光敏电阻(231)的表面上时，会在其上形成一个光斑。事先设计当光束直射时光斑在4个光敏电阻(231)上的面积相等，4个光敏电阻(231)会对应产生对应强度的光电流输出，光电流通过串联的10k电阻(235)后即可转化为电压信号输出。当光线直射进入时，光斑在各个光敏电阻(231)上面积相等，四个光敏电阻(231)输出的电压信号相同，否则四个光敏电阻(231)的输出光电流信号不相等，转化为不等的电压值信号输出，启动舵机(22)，由于太阳东升西落，我们可以利用舵机(22)调节太阳能电池板朝太阳转动的方向转动，直至在一个允许误差范围内使光线直射在光敏电阻上，完成对光源如太阳的跟踪。
39.3.停止，当处于夜晚时，光敏电阻(231)均接收不到光照，电压值增大，这时单片机发送一个返回的信号，控制舵机(22)往回转，当到达启动位置时，单片机发送关闭信号给舵机(22)，同时系统关闭。
40.【实施例5】
41.如图4所示，光照强度测试装置(23)包括光敏电阻(231)、聚光筒(232)、连接板一(233)、安装孔一(234)、10k电阻(235)、所述光敏电阻(231)设于所述聚光筒(232)底部，沿垂直于所述连接板一(233)的方向，所述聚光筒(232)的直径从底部向上递增。将光敏电阻(231)与10k电阻(235)串联，可将光敏电阻(231)获得的光信号转化为电信号。所述聚光筒(232)的高度为2-3cm，顶部直径为3-5cm；所述聚光筒(232)的内表面设有铝箔或者锡箔膜。光照强度测试装置(23)通过安装孔一(234)固定在太阳能电池板(21)。
42.以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。