本發(fā)明涉及新能源領(lǐng)域，具體為一種建筑物一體化的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國家新能源節(jié)能環(huán)保政策力度的不斷加大，逐漸減少燃煤發(fā)電，加大可再生能源的使用，將是國家未來能源政策的發(fā)展方向，作為節(jié)能減排的一個(gè)重要手段，分布式能源光伏發(fā)電越來越受到重視，光伏發(fā)電站在國內(nèi)外市場上像雨后春筍般的不斷涌現(xiàn)，但受到光伏發(fā)電成本高，光電的轉(zhuǎn)化率較低，光伏組件的傾角固定不變等一些不成熟技術(shù)因素的影響，目前光伏發(fā)電的性價(jià)比不高，不能很好地滿足市場的需求，從而限制了其在市場上的大面積推廣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對上述缺陷，本發(fā)明通過提供一種建筑物一體化的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，使目前市場發(fā)電效率低、成本高、性價(jià)比低的光伏發(fā)電站，轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電效率高、成本較低、性價(jià)比高的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電站，以滿足可再生能源市場不斷發(fā)展的需求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種建筑物一體化的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，包含有垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、光伏組件、逆變器控制器一體機(jī)、蓄電池，其中的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組包括有與地面垂直的主軸，發(fā)電機(jī)裝置、風(fēng)輪，其特征在于：光伏組件的傾斜角可以根據(jù)日照強(qiáng)度的強(qiáng)弱和時(shí)間來進(jìn)行調(diào)節(jié)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)為升力型或者阻力型，每個(gè)獨(dú)立的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組安裝在一個(gè)框架內(nèi)，在框架頂部的前后位置，對稱地各安裝一根升降支撐桿，升降支撐桿橫向、縱向之間的間距以現(xiàn)場能安全支撐光伏組件的間距為準(zhǔn)，光伏組件兩端分別固定在升降支撐桿上，光伏組件將隨著升降支撐桿的上下移動，傾斜角發(fā)生改變，當(dāng)光伏組件的安裝形式采用固定式的時(shí)候，傾斜角固定不變，采用三腳形支撐架固定在框架的頂端。其中所述的三角形支撐架和框架為鋼筋混凝土或者鋁合金結(jié)構(gòu)，框架的四面敞開。其中所述的升降支撐桿采用鋁合金材料為主體，其上安裝有電動和手動兩種升降模式，兩種模式轉(zhuǎn)換便捷，電動升降模式上安裝有電機(jī)裝置，電機(jī)可以通過遠(yuǎn)程遙控裝置來控制，手搖模式安裝有手搖把，手搖把平時(shí)可以拆除另行保管 。其中所述的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組可以由M個(gè)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組排列成一個(gè)方陣，M的數(shù)值為單數(shù)或者偶數(shù)的倍數(shù)值。其中所述的光伏組件可以由N組光伏組件排列成一個(gè)方陣，N的數(shù)值為單數(shù)或者偶數(shù)的倍數(shù)值。

附圖說明

圖1為主視圖：符號1為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，符號2為光伏組件，符號3為框架，符號4為升降支撐桿，符號5為鋁合金條或者鋼條；圖2為三腳形支撐架安裝主視圖：符號6為三角形支撐架；圖3為太陽能板排列側(cè)視圖；符號2為光伏組件，符號4為升降支撐桿；圖4為升降支撐桿正視圖：符號7為電機(jī)裝置，符號8為手搖把；圖5為垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組裝結(jié)構(gòu)圖：符號1為主軸，符號2為升力葉片，符號3為連桿，符號4為輪轂，符號5為發(fā)電裝置，符號6為調(diào)速裝置，符號7連接軸；圖6為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組俯視圖；圖7為調(diào)速裝置球鉸接頭的結(jié)構(gòu)圖；圖8為三角形支撐架正視圖。

具體實(shí)施方式

為了加深對本發(fā)明的理解，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，該實(shí)施例僅用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明保護(hù)范圍的限定。

如參考圖1所示：每個(gè)框架符號3內(nèi)安裝有一臺垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，本發(fā)明可以由M個(gè)垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組組成一個(gè)方陣，M的數(shù)值為單數(shù)或者偶數(shù)的倍數(shù)值。垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪在風(fēng)向改變的時(shí)候無需對風(fēng)，360度任意方向的風(fēng)都能夠推動風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)，在這點(diǎn)上相對于水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)這是其一大優(yōu)勢，同時(shí)，垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)輪的葉片在旋轉(zhuǎn)的過程中的受力情況也比水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的優(yōu)越，這是由于其慣性力與重力的方向始終不變，所受的是恒定載荷，因此疲勞壽命要比水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪長，所以垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)更加適用于城鎮(zhèn)市場的發(fā)展需求，對于發(fā)電效率低、噪音大、占地空間大的水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說，空間狹小、人口密集、風(fēng)力資源較為貧乏的城鎮(zhèn)空間是限制其發(fā)展的客觀因素。本發(fā)明的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)可以采用專利產(chǎn)品，一種風(fēng)輪葉片可調(diào)速的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，專利號：ZL201220211943.5。這是一種改進(jìn)型垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，它通過改變?nèi)~片攻角來改善風(fēng)輪的運(yùn)行性能，適應(yīng)風(fēng)速的變化、調(diào)節(jié)風(fēng)速與風(fēng)力發(fā)電機(jī)負(fù)荷間的關(guān)系。這樣解決了目前垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片失速的問題，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)能在較寬的風(fēng)速范圍內(nèi)工作，在高風(fēng)速段依然能保持功率的平穩(wěn)輸出。極大地提高了風(fēng)力發(fā)電機(jī)的整體發(fā)電效率。如參考圖5所示：本發(fā)明涉及的一種垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括與地面垂直的主軸1，安裝在主軸1下面的發(fā)電裝置5，連接在主軸1上的上、下輪轂4，三塊機(jī)翼狀結(jié)構(gòu)的升力葉片2，所述三塊升力葉片2通過連桿3繞主軸1等距分布；每塊升力葉片2對應(yīng)著上、下兩組連桿3，每組連桿3為兩根，其分別連接升力葉片2和輪轂4，所述每組的兩根連接3撐開形成角度β，而角度β選擇在30度-60度之間，以此可以提高連桿的整體承受力；所述下輪轂通過連盤與發(fā)電裝置5連接，當(dāng)升力葉片2旋轉(zhuǎn)帶動輪轂旋轉(zhuǎn)，從而通過連盤使發(fā)電裝置啟動運(yùn)行。如參考圖6所示：在升力葉片2旋轉(zhuǎn)當(dāng)中，當(dāng)風(fēng)速超過其額定風(fēng)速時(shí)，調(diào)速裝置將開始調(diào)節(jié)攻角a，使升力葉片2開始左右擺動。風(fēng)速越大，其攻角a將變得越大，升力葉片2的擺動幅度也隨之?dāng)U大，攻角a的最大角度為±15度。如參考圖7所示：這是風(fēng)速調(diào)節(jié)裝置球鉸接頭結(jié)構(gòu)圖。在球面部使用高精度的軸承用鋼球，通過模壓鑄造將鋼球包起來，在保持柄被成形后，通過特殊焊接將連桿與球鏈接在一起。另外，在外圈外徑部加工了輥軋螺絲，可簡單地安裝在連接桿3上，只要將螺絲擰緊就可達(dá)到?jīng)]有間隙的結(jié)實(shí)的固定。其工作原理為：風(fēng)輪在旋轉(zhuǎn)當(dāng)中，當(dāng)風(fēng)速超過其額定風(fēng)速時(shí)，安裝在風(fēng)葉上的調(diào)速裝置將開始調(diào)節(jié)攻角a，使葉片開始左右擺動。風(fēng)速越大，其攻角a將變得越大，葉片的擺動幅度也隨之?dāng)U大，攻角a的最大角度為±15度。風(fēng)葉的調(diào)速，就避免了大迎角下風(fēng)葉的失速狀態(tài)。通過采用專利產(chǎn)品，一種風(fēng)輪葉片可調(diào)速的垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)，專利號ZL201220211943.5專利產(chǎn)品，與目前市場上的升力型和阻力型的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，發(fā)電效率將提高20%左右，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

參考圖1和參考圖3所示是本發(fā)明涉及的光伏組件符號2，本發(fā)明可以由N組光伏組件組成一個(gè)方陣，N的數(shù)值為單數(shù)或者偶數(shù)的倍數(shù)值。光伏組件是指將若干單體電池串、并聯(lián)連接和嚴(yán)密封裝成的組件，組件類型包括了單晶硅、多晶硅、非晶硅三大類型。光伏組件的傾斜角是指太陽能板平面與水平面的夾角，傾斜角對太陽能板能接收到的太陽輻射影響很大，直接影響到光伏發(fā)電量的大小，因此確保太陽能板具有一個(gè)最佳傾斜角就顯得尤為重要。目前太陽能板的安裝形式有固定式和跟蹤式兩種，對于固定式光伏組件，一旦安裝完成，太陽能板的傾斜角就無法改變；而安裝了跟蹤裝置的光伏組件雖然一定程度上可以跟蹤太陽的方位，使太陽能板始終面朝太陽，以接收最大的太陽能輻射，但由于跟蹤裝置比較復(fù)雜，初始投資和維護(hù)成本太高，因此目前光伏發(fā)電的太陽能板大多是采用固定式安裝。

為了使太陽能板能始終面朝太陽，以接收最大的太陽能輻射，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)光伏組件傾斜角的技術(shù)，這種技術(shù)初始投資和維修成本低，可以替代跟蹤裝置。參考圖1所示，單獨(dú)的光伏組件用鋁合金條或者鋼條符號5焊接或者鉸接成一組合，并分別焊接或者鉸接在框架上端的升降支撐桿符號4上，參考圖4。在升降支撐桿體內(nèi)由直徑不等的螺紋絲桿通過螺母及座套與桿體精確套裝在一起并轉(zhuǎn)動自如，形成螺紋運(yùn)動副，工作時(shí)，由交流電機(jī)或者直流電(或手搖)驅(qū)動減速齒輪副，帶動所有螺紋絲桿同步螺旋旋轉(zhuǎn)，通過螺母及座套將該傳動副的螺旋旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)闂U體的直線運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)升降支撐桿的升降，光伏組件的傾斜角將隨著升降支撐桿符號4的上下移動而發(fā)生改變。在上午，東面的日照強(qiáng)度較強(qiáng)，這時(shí)可以利用遠(yuǎn)程控制裝置啟動升降支撐桿上的電機(jī)符號7，參閱參考圖4，調(diào)節(jié)前后升降支撐桿符號4的不同高度，使得光伏組件面朝東面，形成最佳傾角a1,參閱圖3的A圖；在正午，東、西兩邊的日照強(qiáng)度大致相同，這時(shí)可以利用遠(yuǎn)程控制裝置啟動升降支撐桿上的電機(jī)符號7，調(diào)節(jié)前后升降支撐桿符號4的高度為一致，使得光伏組件面朝太陽，與地面平行，傾斜角為零，參閱圖3的B圖；在下午，西面的日照強(qiáng)度變得較強(qiáng)，這時(shí)可以利用遠(yuǎn)程控制裝置啟動升降支撐桿上的電機(jī)符號7，調(diào)節(jié)前后升降支撐桿符號4的高度，使得光伏組件面朝西面，形成最佳傾斜角a2,參閱圖3的C圖，傾角a1和a2根據(jù)安裝地點(diǎn)日照強(qiáng)度的強(qiáng)弱不同而有差異，并非固定值。由于采用了升降支撐桿符號4，當(dāng)發(fā)生臺風(fēng)等極端天氣時(shí)候，光伏組件還可以采用圖3的B圖的擺放方式，此時(shí)的升降支撐桿處于收縮狀態(tài)，這樣就能最大限度地減少了光伏組件被狂風(fēng)摧毀的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)升降支撐桿的電機(jī)發(fā)生故障不能啟動時(shí)，在電機(jī)維修期間，可以使用手搖把符號8參閱圖4來調(diào)節(jié)升降支撐桿的高度，同樣也能達(dá)到像電機(jī)調(diào)節(jié)升降支撐桿一樣的效果，升降支撐桿具有的電動和手動的升降雙模式，可以確保每天光伏組件的傾斜角都能處于最佳狀態(tài)，以達(dá)到一個(gè)理想的發(fā)電效果。當(dāng)光伏組件安裝形式采用固定式的時(shí)候，升降支撐桿將改換成三腳形支撐架固定在框架的上端，參閱圖2、圖8。

本發(fā)明的一種建筑物一體化的風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)，由于采用了風(fēng)力發(fā)電和調(diào)節(jié)太陽能板傾斜角的這兩項(xiàng)技術(shù)，其總發(fā)電量與裝機(jī)用量相同的光伏發(fā)電相比，成本降低10%左右，而發(fā)電量增加了80%以上，性價(jià)比高。本發(fā)明將為可再生能源的分布式能源發(fā)電在市場的大面積推廣提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支持和保障，具有很好的節(jié)能減排社會效應(yīng)和經(jīng)濟(jì)效益。