一种建筑物一体化的风光互补发电系统的制作方法

本发明涉及新能源领域，具体为一种建筑物一体化的风光互补发电系统。

背景技术：

随着国家新能源节能环保政策力度的不断加大，逐渐减少燃煤发电，加大可再生能源的使用，将是国家未来能源政策的发展方向，作为节能减排的一个重要手段，分布式能源光伏发电越来越受到重视，光伏发电站在国内外市场上像雨后春笋般的不断涌现，但受到光伏发电成本高，光电的转化率较低，光伏组件的倾角固定不变等一些不成熟技术因素的影响，目前光伏发电的性价比不高，不能很好地满足市场的需求，从而限制了其在市场上的大面积推广。

技术实现要素：

针对上述缺陷，本发明通过提供一种建筑物一体化的风光互补发电系统，使目前市场发电效率低、成本高、性价比低的光伏发电站，转变为发电效率高、成本较低、性价比高的风光互补发电站，以满足可再生能源市场不断发展的需求。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种建筑物一体化的风光互补发电系统，包含有垂直轴风力发电机组、光伏组件、逆变器控制器一体机、蓄电池，其中的垂直轴风力发电机组包括有与地面垂直的主轴，发电机装置、风轮，其特征在于：光伏组件的倾斜角可以根据日照强度的强弱和时间来进行调节，垂直轴风力发电机为升力型或者阻力型，每个独立的垂直轴风力发电机组安装在一个框架内，在框架顶部的前后位置，对称地各安装一根升降支撑杆，升降支撑杆横向、纵向之间的间距以现场能安全支撑光伏组件的间距为准，光伏组件两端分别固定在升降支撑杆上，光伏组件将随着升降支撑杆的上下移动，倾斜角发生改变，当光伏组件的安装形式采用固定式的时候，倾斜角固定不变，采用三脚形支撑架固定在框架的顶端。其中所述的三角形支撑架和框架为钢筋混凝土或者铝合金结构，框架的四面敞开。其中所述的升降支撑杆采用铝合金材料为主体，其上安装有电动和手动两种升降模式，两种模式转换便捷，电动升降模式上安装有电机装置，电机可以通过远程遥控装置来控制，手摇模式安装有手摇把，手摇把平时可以拆除另行保管 。其中所述的垂直轴风力发电机组可以由M个垂直轴风力发电机组排列成一个方阵，M的数值为单数或者偶数的倍数值。其中所述的光伏组件可以由N组光伏组件排列成一个方阵，N的数值为单数或者偶数的倍数值。

附图说明

图1为主视图：符号1为垂直轴风力发电机组，符号2为光伏组件，符号3为框架，符号4为升降支撑杆，符号5为铝合金条或者钢条；图2为三脚形支撑架安装主视图：符号6为三角形支撑架；图3为太阳能板排列侧视图；符号2为光伏组件，符号4为升降支撑杆；图4为升降支撑杆正视图：符号7为电机装置，符号8为手摇把；图5为垂直轴风力发电机组装结构图：符号1为主轴，符号2为升力叶片，符号3为连杆，符号4为轮毂，符号5为发电装置，符号6为调速装置，符号7连接轴；图6为风力发电机组俯视图；图7为调速装置球铰接头的结构图；图8为三角形支撑架正视图。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图对本发明做进一步描述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如参考图1所示：每个框架符号3内安装有一台垂直轴风力发电机组，本发明可以由M个垂直轴风力发电机组组成一个方阵，M的数值为单数或者偶数的倍数值。垂直轴风力发电机的风轮在风向改变的时候无需对风，360度任意方向的风都能够推动风轮的旋转，在这点上相对于水平轴风力发电机这是其一大优势，同时，垂直轴风力发电机风轮的叶片在旋转的过程中的受力情况也比水平轴风力发电机的优越，这是由于其惯性力与重力的方向始终不变，所受的是恒定载荷，因此疲劳寿命要比水平轴风力发电机的风轮长，所以垂直轴风力发电机更加适用于城镇市场的发展需求，对于发电效率低、噪音大、占地空间大的水平轴风力发电机来说，空间狭小、人口密集、风力资源较为贫乏的城镇空间是限制其发展的客观因素。本发明的垂直轴风力发电机可以采用专利产品，一种风轮叶片可调速的垂直轴风力发电机，专利号：ZL201220211943.5。这是一种改进型垂直轴风力发电机，它通过改变叶片攻角来改善风轮的运行性能，适应风速的变化、调节风速与风力发电机负荷间的关系。这样解决了目前垂直轴风力发电机叶片失速的问题，使风力发电机能在较宽的风速范围内工作，在高风速段依然能保持功率的平稳输出。极大地提高了风力发电机的整体发电效率。如参考图5所示：本发明涉及的一种垂直轴风力发电机，包括与地面垂直的主轴1，安装在主轴1下面的发电装置5，连接在主轴1上的上、下轮毂4，三块机翼状结构的升力叶片2，所述三块升力叶片2通过连杆3绕主轴1等距分布；每块升力叶片2对应着上、下两组连杆3，每组连杆3为两根，其分别连接升力叶片2和轮毂4，所述每组的两根连接3撑开形成角度β，而角度β选择在30度-60度之间，以此可以提高连杆的整体承受力；所述下轮毂通过连盘与发电装置5连接，当升力叶片2旋转带动轮毂旋转，从而通过连盘使发电装置启动运行。如参考图6所示：在升力叶片2旋转当中，当风速超过其额定风速时，调速装置将开始调节攻角a，使升力叶片2开始左右摆动。风速越大，其攻角a将变得越大，升力叶片2的摆动幅度也随之扩大，攻角a的最大角度为±15度。如参考图7所示：这是风速调节装置球铰接头结构图。在球面部使用高精度的轴承用钢球，通过模压铸造将钢球包起来，在保持柄被成形后，通过特殊焊接将连杆与球链接在一起。另外，在外圈外径部加工了辊轧螺丝，可简单地安装在连接杆3上，只要将螺丝拧紧就可达到没有间隙的结实的固定。其工作原理为：风轮在旋转当中，当风速超过其额定风速时，安装在风叶上的调速装置将开始调节攻角a，使叶片开始左右摆动。风速越大，其攻角a将变得越大，叶片的摆动幅度也随之扩大，攻角a的最大角度为±15度。风叶的调速，就避免了大迎角下风叶的失速状态。通过采用专利产品，一种风轮叶片可调速的垂直轴风力发电机，专利号ZL201220211943.5专利产品，与目前市场上的升力型和阻力型的风力发电机相比，发电效率将提高20%左右，经济效益显著。

参考图1和参考图3所示是本发明涉及的光伏组件符号2，本发明可以由N组光伏组件组成一个方阵，N的数值为单数或者偶数的倍数值。光伏组件是指将若干单体电池串、并联连接和严密封装成的组件，组件类型包括了单晶硅、多晶硅、非晶硅三大类型。光伏组件的倾斜角是指太阳能板平面与水平面的夹角，倾斜角对太阳能板能接收到的太阳辐射影响很大，直接影响到光伏发电量的大小，因此确保太阳能板具有一个最佳倾斜角就显得尤为重要。目前太阳能板的安装形式有固定式和跟踪式两种，对于固定式光伏组件，一旦安装完成，太阳能板的倾斜角就无法改变；而安装了跟踪装置的光伏组件虽然一定程度上可以跟踪太阳的方位，使太阳能板始终面朝太阳，以接收最大的太阳能辐射，但由于跟踪装置比较复杂，初始投资和维护成本太高，因此目前光伏发电的太阳能板大多是采用固定式安装。

为了使太阳能板能始终面朝太阳，以接收最大的太阳能辐射，本发明提供了一种调节光伏组件倾斜角的技术，这种技术初始投资和维修成本低，可以替代跟踪装置。参考图1所示，单独的光伏组件用铝合金条或者钢条符号5焊接或者铰接成一组合，并分别焊接或者铰接在框架上端的升降支撑杆符号4上，参考图4。在升降支撑杆体内由直径不等的螺纹丝杆通过螺母及座套与杆体精确套装在一起并转动自如，形成螺纹运动副，工作时，由交流电机或者直流电(或手摇)驱动减速齿轮副，带动所有螺纹丝杆同步螺旋旋转，通过螺母及座套将该传动副的螺旋旋转运动转变为杆体的直线运动，从而实现升降支撑杆的升降，光伏组件的倾斜角将随着升降支撑杆符号4的上下移动而发生改变。在上午，东面的日照强度较强，这时可以利用远程控制装置启动升降支撑杆上的电机符号7，参阅参考图4，调节前后升降支撑杆符号4的不同高度，使得光伏组件面朝东面，形成最佳倾角a1,参阅图3的A图；在正午，东、西两边的日照强度大致相同，这时可以利用远程控制装置启动升降支撑杆上的电机符号7，调节前后升降支撑杆符号4的高度为一致，使得光伏组件面朝太阳，与地面平行，倾斜角为零，参阅图3的B图；在下午，西面的日照强度变得较强，这时可以利用远程控制装置启动升降支撑杆上的电机符号7，调节前后升降支撑杆符号4的高度，使得光伏组件面朝西面，形成最佳倾斜角a2,参阅图3的C图，倾角a1和a2根据安装地点日照强度的强弱不同而有差异，并非固定值。由于采用了升降支撑杆符号4，当发生台风等极端天气时候，光伏组件还可以采用图3的B图的摆放方式，此时的升降支撑杆处于收缩状态，这样就能最大限度地减少了光伏组件被狂风摧毁的风险。当升降支撑杆的电机发生故障不能启动时，在电机维修期间，可以使用手摇把符号8参阅图4来调节升降支撑杆的高度，同样也能达到像电机调节升降支撑杆一样的效果，升降支撑杆具有的电动和手动的升降双模式，可以确保每天光伏组件的倾斜角都能处于最佳状态，以达到一个理想的发电效果。当光伏组件安装形式采用固定式的时候，升降支撑杆将改换成三脚形支撑架固定在框架的上端，参阅图2、图8。

本发明的一种建筑物一体化的风光互补发电系统，由于采用了风力发电和调节太阳能板倾斜角的这两项技术，其总发电量与装机用量相同的光伏发电相比，成本降低10%左右，而发电量增加了80%以上，性价比高。本发明将为可再生能源的分布式能源发电在市场的大面积推广提供了强有力的技术支持和保障，具有很好的节能减排社会效应和经济效益。