专利名称：能源稳定型风光互补发电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源技术领域，尤其涉及一种能源稳定型风光互补发电系统。
背景技术：
传统风光互补发电系统主要包括以下几个部分风力发电机组及其控制器，光伏发电阵列及其控制器，蓄电池及其充放电控制器，负载和逆变器。图1是传统风光互补发电系统的结构示意图。如图1所示，传统风光互补发电系统主要是利用风电和光电系统在蓄电池组和逆变环节的通用性组装设备，以达到增加能量来源，节约成本(风光互补发电系统的造价比单独的光电系统和风电系统相加的造价要低)的效果。由于风能和太阳能在时间上有很强的互补性，使风光互补发电系统在资源上具有最佳的匹配性。但是由于风能和太阳能发电易受天气和环境的影响，它们给系统提供的电量呈现动态变化趋势。另外，在北京等一些电能较为紧缺的城市，风能和光能资源又不是十分丰富，不足以完全支持照明等用电设施的供能。利用汽车风能发电的研究正处于起步阶段，目前仅有美国和日本提出了若干利用车辆风能的风光发电的技术，如TsimodaYoneo的专利“考虑车辆风能和太阳能的混合供电系统”等，但这些技术都没有系统地考虑设备的发电能力。风机的桨叶面积等的设计没有根据系统的理论研究进行优化，太阳能电池均采用的老一代硅晶电池，具有成本较高等缺点。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种新型风光互补发电系统，通过增加利用非自然风能发电的风机，使风光互补发电系统将非自然的风能转化为电能，从而提高风光互补发电系统的稳定性；同时，采用新型太阳能电池可以降低系统成本；另外，该电池可制作为柔性电池，既适合于安装在非自然风能产生的路线上(例如道路或铁路沿线的交通设施之上)，也适合于安装在移动的物体上(例如直接装在汽车、火车等上)，该电池理论上效率高于硅电池、成本低于硅电池、受入射光线角度影响小、以及重量很轻，具有良好的应用前景。为实现上述目的，本发明的技术方案是，一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述风光互补发电系统包括利用自然风能发电的风机、利用非自然风能发电的风机、 风机控制器、有机基太阳能电池、光伏控制器、储能供电装置和逆变器；其中，所述利用自然风能发电的风机和利用非自然风能发电的风机分别与风机控制器相连，风机控制器分别与储能供电装置和逆变器相连；所述的有机基太阳能电池与光伏控制器相连，光伏控制器分别与储能供电装置和逆变器相连；所述利用自然风能发电的风机用于将自然风能转换为电能，并通过风机控制器向储能供电装置充电；所述利用非自然风能发电的风机用于将非自然风能转换为电能，并通过风机控制器向储能供电装置充电；
所述风机控制器用于将利用自然风能发电的风机产生的电能和利用非自然风能发电的风机产生的电能送入储能供电装置储存；还用于将储能供电装置储存的电能提供给负载；所述有机基太阳能电池用于将太阳能转换为电能，并通过光伏控制器向储能供电装置充电；所述光伏控制器用于将有机基太阳能电池产生的电能送入储能供电装置储存；还用于将储能供电装置储存的电能提供给负载；所述储能供电装置用于将风机控制器和光伏控制器输入的电能转换为化学能并存储；还用于为负载供电；所述逆变器用于将储能供电装置提供的直流电转换为交流电并向交流负载供电。所述利用自然风能发电的风机为水平轴风机。所述利用非自然风能发电的风机为垂直轴风机。所述非自然风能包括非机动车运动过程中产生的风能、机动车运动过程中产生的风能、轮船运动过程中产生的风能、飞行物体和运输工具运动过程中产生的风能。所述利用非自然风能发电的风机安装在移动的物体上，或者安装在固定的地点。所述的有机基太阳能电池为染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池或者小分子太阳能电池。 所述储能供电装置为由多块蓄电池组成的蓄电池组。本发明增强了发电系统的供能稳定性并降低了系统的成本。
图1是传统风光互补发电系统的结构示意图；图2是本发明提供的风光互补发电系统的结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。实施例1图2是本发明提供的风光互补发电系统的结构示意图。在图2提供的实施例中， 风光互补发电系统用于将风能和光能转换为电能，并为负载供电。其中的负载包括直流负载和/或交流负载。图2中，本发明的风光互补发电系统包括利用自然风能发电的水平轴风机(利用自然风能发电的风机优选使用水平轴风机，但不限于水平轴风机)、利用非自然风能发电的垂直轴风机(利用非自然风能发电的风机优选使用利用车辆风能发电的垂直轴风机，但不限于使用垂直轴风机)、风机控制器、有机基太阳能电池、光伏控制器、储能供电装置和逆变器。在本实施例中，储能供电装置优选由多块蓄电池组成的蓄电池组。图2是一个利用自然风能发电的水平轴风机和利用车辆风能发电的典型例子。该图中，水平轴风机与垂直轴风机分别与风机控制器相连，风机控制器分别与蓄电池组、逆变器和直流负载相连。该例子采用染料敏化太阳能电池与光伏控制器相连，光伏控制器分别与蓄电池组、逆变器和直流负载相连。逆变器和交流负载相连。
采用该例子，可以利用车辆运行时产生的风能，因此该系统优选安装在有机动车 (包括汽车或者火车)通过的道路两侧或者中央隔离带上，并优选与路灯系统一体安装使用。在该例子中，利用自然风能发电的水平轴风机用于将自然风能转换为电能，并通过风机控制器向蓄电池组充电。利用自然风能发电的水平轴风机可以与路灯的灯具一起， 安装在路灯杆的高处。利用车辆风能发电的垂直轴风机用于将车辆行驶过程中产生的风能转换为电能，并通过风机控制器向蓄电池组充电。利用车辆风能发电的垂直轴风机可以安装在机动车隔离带上。风机控制器用于将利用自然风能发电的水平轴风机产生的电能和利用车辆风能发电的垂直轴风机产生的电能送入蓄电池组储存；还用于将蓄电池组储存的电能提供给直流负载和逆变器。在系统设备安装之前，可以通过路侧风速与车速关系的数学模型，根据通过路段的车速计算出车辆提供的风能，进而根据路段流量、流速等信息评估出路段的车辆风能供电能力，从而节约设备安装调试的成本。该例子中，采用染料敏化太阳能电池用于将太阳能转换为电能，并通过光伏控制器向蓄电池组充电。染料敏化太阳能电池的应用，可以降低系统成本。同时，由于该电池对入射光的角度要求不高，因此能充分利用早晚及阴雨天的弱光，提高光电转换率。另外，该电池可以装配成柔性电池，任意贴附在各种物体表面，具有易安装的特点。光伏控制器用于将染料敏化太阳能电池产生的电能送入蓄电池组储存；还用于将蓄电池组储存的电能提供给直流负载和逆变器。蓄电池组由多块蓄电池组成，用于将风机控制器和光伏控制器输入的电能转换为化学能并存储；还用于为直流负载供电以及向逆变器提供直流电压。逆变器用于将蓄电池组提供的直流电压转换为交流电压，并向交流负载供电。与传统风光互补发电系统相比，本发明增加了利用非自然风能发电的垂直轴风机(但不限于垂直轴风机)，从而增加了发电系统的能量来源，增强了发电系统的供能稳定性；另外，使用有机基太阳能电池取代太阳能硅电池，降低了系统的成本，拓展了应用范围。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1.一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述风光互补发电系统包括利用自然风能发电的风机、利用非自然风能发电的风机、风机控制器、有机基太阳能电池、光伏控制器、储能供电装置和逆变器；其中，所述利用自然风能发电的风机和利用非自然风能发电的风机分别与风机控制器相连，风机控制器分别与储能供电装置和逆变器相连；所述有机基太阳能电池与光伏控制器相连，光伏控制器分别与储能供电装置和逆变器相连；所述利用自然风能发电的风机用于将自然风能转换为电能，并通过风机控制器向储能供电装置充电；所述利用非自然风能发电的风机用于将人类活动过程中产生的风能转换为电能，并通过风机控制器向储能供电装置充电；所述风机控制器用于将利用自然风能发电的风机产生的电能和利用非自然风能发电的风机产生的电能送入储能供电装置储存；还用于将储能供电装置储存的电能提供给负载；所述有机基太阳能电池用于将太阳能转换为电能，并通过光伏控制器向储能供电装置充电；所述光伏控制器用于将有机基太阳能电池产生的电能送入储能供电装置储存；还用于将储能供电装置储存的电能提供给负载；所述储能供电装置，用于将风机控制器和光伏控制器输入的电能转换为化学能并存储；还用于为负载供电；所述逆变器用于将储能供电装置提供的直流电转换为交流电并向交流负载供电。
2.根据权利要求1所述的一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述利用自然风能发电的风机为水平轴风机。
3.根据权利要求1所述的一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述的非自然风能包括非机动车运动过程中产生的风能、机动车运动过程中产生的风能、轮船运动过程中产生的风能、飞行物体和运输工具运动过程中产生的风能。
4.根据权利要求1所述的一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述利用非自然风能发电的风机为垂直轴风机。
5.根据权利要求1所述的一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述利用非自然风能发电的风机安装在移动的物体上，或者安装在固定的地点。
6.根据权利要求1所述的一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述的有机基太阳能电池为染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池或者小分子太阳能电池。
7.根据权利要求1所述的一种能源稳定型风光互补发电系统，其特征是所述储能供电装置为由多块蓄电池组成的蓄电池组。
全文摘要
本发明公开了新能源技术领域中的一种能源稳定型风光互补发电系统，用于解决本传统风光互补发电系统的供能稳定性低以及成本过高的问题。该能源稳定型风光互补发电系统包括利用自然风能发电的风机、利用非自然风能发电的风机、风机控制器、有机基太阳能电池、光伏控制器、储能供电装置和逆变器；其中，利用自然风能发电的风机和利用非自然风能发电的风机分别与风机控制器相连，风机控制器分别与储能供电装置和逆变器相连；有机基太阳能电池与光伏控制器相连，光伏控制器分别与储能供电装置和逆变器相连。本发明增强了发电系统的供能稳定性并降低了系统的成本。
文档编号H02N6/00GK102280914SQ201110196208
公开日2011年12月14日 申请日期2011年7月13日 优先权日2011年7月13日
发明者林红, 石京, 陈天琦 申请人:清华大学