專利名稱：光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬太陽能與風能發(fā)電利用技術領域。尤其涉及 -種光漏斗聚光光伏發(fā)電及其配套的風力發(fā)電裝置。是利用光伏電池板與風力發(fā)電機發(fā)出電能，經蓄電池儲存，從而給負載用戶提供電源的裝置。
背景技術：
利用可再生能源是人類社會文明進步的表現(xiàn)、是科學技術的發(fā)展、是環(huán)保理念的體現(xiàn)，也是一個地區(qū)環(huán)保的重要指標。特別是太陽能、風能技術最為成熟，經濟可行性較高，是一種較理想的發(fā)展能源。
在目前推廣使用的太陽能光伏發(fā)電，包括風光互補發(fā)電系統(tǒng)中，普遍采用的是平板固定式光伏系統(tǒng)，其電池板一般是固定不動。 一方面，這沒有把風力發(fā)電機和光伏發(fā)電充分的有機結合起來；另一方面光伏電池的最大發(fā)電功率出現(xiàn)在陽光垂直照射其表面時，固定安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)的實際發(fā)電功率遠遠達不到其峰瓦值。因此聚光太陽能光伏發(fā)電可以大幅度降低其發(fā)電成本，用同樣數(shù)量的硅電池，可將實際輸出電量增加。而目前主要應用的拋物面反射式點聚焦系統(tǒng)不但要有精確的跟蹤系統(tǒng)，而且光伏電池板還存在散熱問題，并且其迎風面積導致的抵抗大風的問題也有待解決。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種將聚光光伏發(fā)電技術與風力發(fā)電技術相結合，在聚光器中布置光伏電池板以及風力發(fā)電機，實現(xiàn)了太陽能、風能的有機結合，既提高了光伏發(fā)電效率，又解決單一利用太陽能無法在夜間工作的問題，實現(xiàn)晝夜供電的連續(xù)性，并解決了其散射問題。
本發(fā)明是通過如下技術方案實現(xiàn)的
一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置由光漏斗聚光器、光伏電池板、電池板散熱器、風力發(fā)電機、直流控制器、蓄電池和太陽光自動跟蹤器組成，其連接關系為光漏斗聚光器的邊緣裝有太陽光自動跟蹤器，用于自動跟蹤太陽并控制光漏斗始終指向太陽；風力發(fā)電機置于光漏斗聚光器后端的圓柱面之中；風力發(fā)電機葉片旋轉軸與光漏斗聚光器的對稱軸在同一條直線上；光伏電池板的中心被置于光漏斗聚光器的焦點附近，電池板散熱器貼在光伏電池板背面；光伏電池板通過直流控制器與蓄電池相連。
本發(fā)明所述光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置，其工作方式是太陽光自動跟蹤器控制支座旋轉軸旋轉光漏斗聚光器跟蹤太陽，平行于光漏斗聚光器對稱軸的入射光線經光漏斗聚光器內壁反射并經過聚焦照射到光伏電池板表面上，實現(xiàn)將太陽能轉化為電能，產生的電能通過直流控制器變換后供給蓄電池組儲存；風力發(fā)電機為輔助發(fā)電裝置，光漏斗聚光器中通過的氣流驅動風力發(fā)電機葉片旋轉，從而使風能轉化為電能，產生的電能通過直流控制器變換后供給蓄電池儲存。
本發(fā)明所述光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置中的光漏斗聚光器可以由旋轉拋物面和圓柱面兩部分組成，也可以由組合曲面和圓柱面組成。
光漏斗聚光器上還裝有支撐桿和支座，可由太陽光自動跟蹤器驅動，用于控制光漏斗聚光器指向太陽。
將支座旋轉軸與支撐桿控制光漏斗聚光器對稱軸處于水平狀態(tài)，可提高風力發(fā)電機的發(fā)電量。
光伏電池板還可以貼于光漏斗聚光器圓柱面的內壁上端，此時，太陽光自動跟蹤器控制支座旋轉軸旋轉跟蹤太陽。入射光線沿光漏斗聚光器對稱軸方向入射，在聚光半徑內的太陽光，大部分將入射到光漏斗聚光器內壁上端的光伏電池板上，實現(xiàn)將太陽能轉化為電能，風力發(fā)電機工作方法不變。
另外，由于光伏電池板與電池板散熱器組合成一體固定安裝在光漏斗聚光器內，因此，在日間光伏電池板可以抵抗大風干擾。
本發(fā)明的有益效果是，可以將低能流密度的太陽光束會聚，并使陽光始終垂直照射光伏電池板表面，提高了聚光倍數(shù)，從而提高光伏電池板效率，使實際輸出電量增加，同時對跟蹤精度的要求也不高。風力發(fā)電機安裝在光漏斗聚光器的后部，只要有一級以上的風就可驅動風力發(fā)電機正常發(fā)電。即使在夜間或是太陽光不足的情況下，依然可以通過風力發(fā)電機發(fā)電，實現(xiàn)了晝夜供電的連續(xù)性。


下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。 圖l一本發(fā)明裝置的原理其中i一光漏斗聚光器；2—光伏電池板；3—電池板散熱器；4一風力發(fā) 電機；5—入射光線；6—光漏斗對稱軸；7—聚光半徑；8—焦點； 圖2—本發(fā)明裝置光漏斗聚光器的聚光原理圖； 其中9一旋轉拋物面；10—圓柱面； 圖3—本發(fā)明裝置日間由光伏電池板發(fā)電的實施例其中l(wèi)l一直流控制器；12—蓄電池；13—太陽光自動跟蹤器；14一聚光 器支撐桿；15—支座旋轉軸；
圖4一本發(fā)明裝置夜間由風力發(fā)電機發(fā)電的實施例圖；其中16—風； 圖5—本發(fā)明裝置中光伏電池板貼于光漏斗聚光器圓柱面內壁的實施例圖； 其中17—組合曲面聚光器；18—環(huán)狀虛焦線。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發(fā)明技術方案做進一步說明。
本發(fā)明由光漏斗聚光器l、光伏電池板2、電池板散熱器3、風力發(fā)電機4、 直流控制器11和蓄電池12等組成。其中光漏斗聚光器1的對稱軸6與風力發(fā) 電機4葉片的旋轉軸在同一條直線上。風力發(fā)電機4置于光漏斗聚光器1后端 的圓柱面3之中。平行于光漏斗聚光器1對稱軸6的光線經旋轉拋物面2的反 射后形成焦點8，而電池板散熱器3的中心被置于焦點8附近，光伏電池板4貼 在散熱器表面。
圖l是本發(fā)明裝置的原理圖，在圖1中，裝置的運行原理可分步解釋如下-平行的入射光線5沿對稱軸6方向入射，在聚光半徑7內的太陽光，大部 分將入射到光漏斗聚光器1的內表面上，經反射后都會聚到焦點8上；電池板 散熱器3的中心在焦點8附近，因此當太陽光入射進入裝置后聚焦并照射在貼 于電池板散熱器3上的光伏電池板2表面，在那里太陽能被吸收轉化為電能。 另外，風推動風力發(fā)電機4的葉片旋轉，使風能轉化為電能。
圖2是本發(fā)明裝置光漏斗聚光器的聚光原理圖。光漏斗聚光器1是由旋轉 拋物面9與圓柱面10依次連接而成。平行的入射光線5沿對稱軸6方向入射， 在聚光半徑7內的太陽光，大部分將入射到旋轉拋物面9的內表面上，經反射后都會聚到焦點8上。
圖3是本發(fā)明裝置日間由光伏電池板發(fā)電的實施例圖。在日間，太陽光自 動跟蹤器13控制支座旋轉軸15旋轉跟蹤太陽，平行的入射光線5沿對稱軸6 方向入射，經旋轉拋物面9的內表面反射并實現(xiàn)聚焦，而光伏電池板2被置于 焦點8附近。因此當太陽光入射進入裝置并經過聚焦后照射到光伏電池板2表 面上，在那里太陽能被吸收轉化為電能。利用電池板散熱器3對光伏電池板2 進行水冷，以保證其工作在較低的溫度。而風力發(fā)電機4為輔助發(fā)電裝置。直 流控制器11把風、光發(fā)出的電能經過變換后給蓄電池12智能充電，最后輸送 給負載用戶。
圖4是本發(fā)明裝置夜間由風力發(fā)電機發(fā)電的實施例圖。在夜間，則只有風 力發(fā)電機4在工作。此時，支座旋轉軸13被釋放，聚光器支撐桿14控制光漏 斗對稱軸6處于水平。風16驅動風力發(fā)電機4葉片旋轉，從而使風能轉化為電 能。直流控制器11把風力發(fā)電機4發(fā)出的電能經過變換后給蓄電池12智能充 電，最后輸送給負載用戶。
圖5是本發(fā)明裝置中光伏電池板貼于光漏斗聚光器圓柱面內壁的實施例圖。 在日間，太陽光自動跟蹤器13控制支座旋轉軸15旋轉跟蹤太陽。平行的入射 光線5沿對稱軸6方向入射，在聚光半徑7內的太陽光，大部分將入射到組合 曲面聚光器17的內表面上。此時若沒有圓柱面3入射光線5經反射后則會聚形 成環(huán)狀虛焦線18，該環(huán)狀虛焦線18是一個以對稱軸6為中心的圓。但由于圓柱 面3的存在，入射光線5則會聚在圓柱面3上端。光伏電池板2貼于圓柱面3 內表面上端，在那里太陽能被吸收轉化為電能。在夜間，同樣由風力發(fā)電機4 在工作，將風能轉化為電能。
以上所述的具體描述，對發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步 詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于 限定本發(fā)明的保護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等 同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置，其特征在于由光漏斗聚光器(1)、光伏電池板(2)、電池板散熱器(3)、風力發(fā)電機(4)、直流控制器(11)、蓄電池(12)和太陽光自動跟蹤器(13)組成，其連接關系為光漏斗聚光器(1)的邊緣裝有太陽光自動跟蹤器(13)，用于自動跟蹤太陽并控制光漏斗始終指向太陽；風力發(fā)電機(4)置于光漏斗聚光器(1)后端的圓柱面之中；風力發(fā)電機(4)葉片旋轉軸與光漏斗聚光器(1)的對稱軸在同一條直線上；光伏電池板(2)的中心被置于光漏斗聚光器(1)的焦點附近，電池板散熱器(3)貼在光伏電池板(2)背面；光伏電池板通過直流控制器(11)與蓄電池(12)相連。
2. 根據(jù)權利要求1所述一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置，其 特征在于工作方式是太陽光自動跟蹤器(13)控制支座旋轉軸旋轉光漏斗 聚光器(1)跟蹤太陽，平行于光漏斗聚光器(1)對稱軸的入射光線經光漏斗聚光器內壁反射并經過聚焦照射到光伏電池板(2)表面上，實現(xiàn)將太陽能轉化為電能，產生的電能通過直流控制器(11)變換后供給蓄電池(12)組儲存； 風力發(fā)電機(4)為輔助發(fā)電裝置，光漏斗聚光器(1)中通過的氣流驅動風力 發(fā)電機(4)葉片旋轉，從而使風能轉化為電能，產生的電能通過直流控制器(ll) 變換后供給蓄電池(12)儲存。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置， 其特征在于光漏斗聚光器(1)可以由旋轉拋物面和圓柱面兩部分組成，也可以由組合曲面和圓柱面組成。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置，其特征在于光漏斗聚光器(1)上還裝有支撐桿和支座，可由太陽光自動跟蹤 器驅動，用于控制光漏斗聚光器指向太陽。
5. 根據(jù)權利要求1所述的一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置，其特征在于將支座旋轉軸與支撐桿控制光漏斗聚光器對稱軸處于水平狀態(tài)， 可提高風力發(fā)電機的發(fā)電量。
6. 根據(jù)權利要求1所述的一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置， 其特征在于光伏電池板還可以貼于光漏斗聚光器圓柱面的內壁上端，此時， 太陽光自動跟蹤器控制支座旋轉軸旋轉跟蹤太陽，入射光線沿光漏斗聚光器對 稱軸方向入射，在聚光半徑內的太陽光，大部分將入射到光漏斗聚光器內壁上 端的光伏電池板上，實現(xiàn)將太陽能轉化為電能，風力發(fā)電機工作方法與權利要 求2所述相同。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光漏斗聚光光伏發(fā)電及風力發(fā)電復合裝置，屬太陽能風能互補發(fā)電技術領域。該裝置由光漏斗聚光器、光伏電池板、風力發(fā)電機等主要部件組成。太陽光入射進入光漏斗聚光器后，經其內表面反射會聚至光伏電池板，由電池板將太陽能轉化為電能。本發(fā)明的光漏斗聚光光伏發(fā)電裝置提高了聚光倍數(shù)，從而使光伏電池板的效率增加，同時對跟蹤精度的要求也不高。另外，風力發(fā)電機安裝在光漏斗聚光器的后部，只要有一級以上的風就可驅動風力發(fā)電機正常發(fā)電。本裝置日間以光漏斗聚光光伏發(fā)電為主，風力發(fā)電為輔；夜間則由風力發(fā)電機工作。實現(xiàn)了晝夜連續(xù)發(fā)電，并最終把由風、光發(fā)出的電能經過變換后供給蓄電池組智能儲存。
文檔編號H02J7/00GK101630856SQ20091008836
公開日2010年1月20日 申請日期2009年7月2日 優(yōu)先權日2009年7月2日
發(fā)明者蘇躍紅, 薩法-瑞法特, 鄭宏飛, 濤 陶 申請人:北京理工大學