一种风光互补发电储能预制舱

技术领域

本发明涉及电能供应技术领域，更具体地说，涉及一种风光互补发电储能预制舱。

背景技术

随着社会经济的不断发展和人类文明的进步，清洁能源对我们的生活影响越来越大，目前对风能和光能的利用越来越充分。现有技术中，一些中小企业、野外项目施工等经常面临临时用电、抢险救灾紧急用电问题，但是通常得不到及时用电供应，这样严重时甚至会造成人员伤亡损失。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有技术中，一些中小企业、野外项目施工等经常面临临时用电、抢险救灾紧急用电问题，但是通常得不到及时用电供应，这样严重时甚至会造成人员伤亡损失，针对现有技术的上述的缺陷，提供一种风光互补发电储能预制舱，包括：

风力发电机、光伏发电装置、风光互补控制器、蓄电池组、直流变换器、逆变器，所述风光互补控制器分别与所述风力发电机、所述光伏发电装置、所述蓄电池组电性连接，所述蓄电池组还分别与所述直流变换器、所述逆变器电性连接，所述光伏发电装置设于所述预制舱顶部，所述风力发电机设于所述预制舱四角，所述风光互补控制器、蓄电池组、直流变换器、逆变器均设于所述预制舱内部。

优选地，所述光伏发电装置包括通过电性连接的光伏组件、光伏逆变器、汇流箱、控制柜、电缆、光伏储能电池及器件、支架、检测装置。

优选地，所述风光互补控制器包括通过电性连接的防雷电路、太阳能防反充电路、过电压自动刹车电路、蓄电池反接和开路保护电路。

优选地，所述直流变换器包括通过电性连接的直—交—直变换器和斩波器：

优选地，所述逆变器包括：通过电性连接的逆变桥和滤波电路。

优选地，所述风力发电机包括：通过电性连接的风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置。

实施本发明的风光互补发电储能预制舱，具有以下有益效果：具有适应环境强的特点，可以通过运输车辆随时转移场地，也可以单独安放在固定位置长期使用，能够充分地利用自然资源将风能、太阳能转换为电能，也可在用电量小的时间将电能储存，能够解决中小企业、野外项目施工、临时用电、抢险救灾紧急用电问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的风光互补发电储能预制舱的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

请参阅图1，为本发明风光互补发电储能预制舱的结构示意图。如图1所示，在本发明第一实施例提供的风光互补发电储能预制舱中，至少包括，风力发电机、光伏发电装置、风光互补控制器、蓄电池组、直流变换器、逆变器，风光互补控制器分别与风力发电机、光伏发电装置、蓄电池组电性连接，蓄电池组还分别与直流变换器、逆变器电性连接，光伏发电装置设于预制舱顶部，风力发电机设于预制舱四角，风光互补控制器、蓄电池组、直流变换器、逆变器均设于预制舱内部。

光伏发电装置包括但是不限于通过电性连接的光伏组件、光伏逆变器、汇流箱、控制柜、电缆、光伏储能电池及器件、支架、检测装置等。光伏组件包括但是不限于光伏电池、背板、玻璃、铝框架、线缆、连接器、胶封材料等。白天太阳光照射到光伏组件上，产生直流电压，把光能转换为电能，再传送给控制柜，经过控制柜的过充保护，将光伏组件传来的电输送到蓄电池里进行储存，以供需要时使用。

光伏逆变器包括但是不限于通过电性连接的熔断器、功率开关管、电感、继电器、电容、显示屏、风扇、散热器、结构件等。光伏逆变器通过有规则地让开关元件如功率开关管重复开-关,使直流输入变成交流输出。一般需要采用高频脉宽调制,使靠近正弦波两端的电压宽度变狭,正弦波中央的电压宽度变宽,并在半周期内始终让开关元件按一定频率朝一方向动作,这样形成一个脉冲波列。然后让脉冲波通过简单的滤波器形成正弦波。

光伏逆变器不仅具有直交流变换功能，还具有最大限度地发挥太阳电池性能的功能和系统故障保护功能。归纳起来有自动运行和停机功能、最大功率跟踪控制功能、防单独运行功能(并网系统用)、自动电压调整功能(并网系统用)、直流检测功能(并网系统用)、直流接地检测功能(并网系统用)。自动运行和停机功能指的是：早晨日出后，太阳辐射强度逐渐增强，太阳电池的输出也随之增大，当达到光伏逆变器工作所需的输出功率后，光伏逆变器即自动开始运行。进入运行后，光伏逆变器便时时刻刻监视太阳电池组件的输出，只要太阳电池组件的输出功率大于光伏逆变器工作所需的输出功率，光伏逆变器就持续运行；直到日落停机，即使阴雨天光伏逆变器也能运行。当太阳电池组件输出变小，光伏逆变器输出接近0时，光伏逆变器便形成待机状态。

最大功率跟踪控制功能指的是：太阳电池组件的输出是随太阳辐射强度和太阳电池组件自身温度(芯片温度)而变化的。另外由于太阳电池组件具有电压随电流增大而下降的特性，因此存在能获取最大功率的最佳工作点。太阳辐射强度是变化着的，显然最佳工作点也是在变化的。相对于这些变化，始终让太阳电池组件的工作点处于最大功率点，系统始终从太阳电池组件获取最大功率输出，这种控制就是最大功率跟踪控制。太阳能发电系统用的逆变器的最大特点就是包括了最大功率点跟踪(MPPT)这一功能。

汇流箱包括但是不限于通过电性连接的内部组件、外壳、总电缆、附件等。内部组件包括但是不限于开关、保险丝、接线端子、电位器、小型断路器、电感、熔断器等。汇流箱能将来自发电机的三相交流电变成单相的直流电源；将来自配电变压器的高压交流电变为低压的直流电源；将来自用户设备的低压电压变为高压的交流电源。控制柜包括但是不限于通过电性连接的内部组件、外壳、母线、断路器、互感器、测量仪表等。内部组件同样包括但是不限于开关、保险丝、接线端子、电位器、小型断路器、电感、熔断器等。光伏储能电池及器件包括但是不限于铅酸类蓄电池、锂电子电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池、液流电池、钠硫电池、超级电容器等。光伏储能电池及器件是太阳能光伏发电系统不可缺少的存储电能部件，其主要功能是存储光伏发电系统的电能，并在日照量不足，夜间以及应急状态下为负载供电。锂电子电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池、液流电池、钠硫电池、超级电容器等，可以根据实际需要，分别应用于不同场合中。支架包括包括但是不限于为由金属材料制成的立杆、支撑、梁、轴等。为了跟踪太阳的轨迹，滑轨和附件也可以配备传动和控制部件。检测装置包括但是不限于万用表主体、信号接头、黑线接头、红线接头、中空绝缘杆、端部导向架结构、回路闭合架结构、电动牵引架结构、可拆卸锂电池、防滑橡胶套、数值显示屏、功能旋钮和海绵胶条等。检测装置用于对本发明风光互补发电储能预制舱进行信号检测。

风光互补控制器包括通过电性连接的防雷电路、太阳能防反充电路、过电压自动刹车电路、蓄电池反接和开路保护电路。防雷电路包括通过电气连接的保险丝、压敏电阻、TVS管、电感、桥堆、空气放电管。防雷电路用于避免雷电造成的强电压和强电流影响，就好像是一个保护装置一般，当遇到强电流的时候立马执行防护任务。太阳能防反充电路包括太阳能电池板，分别与太阳能电池板的正、负极连接的三极管支路和MOS管支路,正极与三极管支路连接，负极与MOS管支路连接的直流电源E，以及与三极管支路连接的运算放大器A。过电压自动刹车电路包括单片机、系统电源、温度补偿单元、LCD显示单元、制动电路单元、超声波发射单元、超声波接收单元、报警单元、按键设置单元等。蓄电池反接和开路保护电路可以采用现有技术中的常用设置，用于保护本发明风光互补发电储能预制舱免受反接电源或接地故障的影响。当本发明风光互补发电储能预制舱中的电源或接地线被反向连接时，电流可能会流过本发明风光互补发电储能预制舱，导致损坏或火灾等危险，反接保护电路可以防止这种情况的发生。

直流变换器包括：通过电性连接的直—交—直变换器和斩波器。直—交—直变换器是电能转换的电路或是机电设备，可以将直流(DC)电源转换为不同电压的直流(或近似直流)电源。其功率范围可以从很小(小的电池)到非常大(高压电源转换)。斩波器又称为截波器，它是将电压值固定的直流电，转换为电压值可变的直流电源装置，是一种直流对直流的转换器。

逆变器包括：通过电性连接的逆变桥和滤波电路。逆变桥通过控制电源中的直流电压，将其转换为交流电压，并实现电压的输出调节。逆变桥由四个开关器件(一般为晶闸管或I GBT)组成，通常可以分为全桥逆变器和半桥逆变器两种。全桥逆变器由两个半桥逆变器串联而成，而半桥逆变器则由一个开关管和两个二极管组成。滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路。

风力发电机的作用是将交流电转化为直流电。风力发电机包括：风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置。发电机通常被称为感应电机或异步发电机。在现代风力发电机上，最大电力输出通常为500至1500千瓦。这里发电机也可以是包括发电机的发电机装置。调向器充当尾翼的作用。塔架用来支持导线和避雷线的支持结构。使导线对地面、地物满足限距要求，并能承受导线、避雷线及本身的荷载及外荷载。限速安全机构可以采用现有技术中的常用设置，用来保证风力发电机运行安全。限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。储能装置对独立运行的小型风力机是十分重要的，其贮能方式有热能贮能、化学能贮存。

具体实施时，太阳能电池方阵设于光伏发电装置中。太阳能电池方阵是一种利用太阳能转化为电能的设备，它由多个太阳能电池板组成，可以将太阳能转化为直流电能。太阳能电池方阵的结构组成是非常重要的，它决定了太阳能电池方阵的性能和效率。太阳能电池板、支架系统、电缆系统、电池组和逆变器是太阳能电池方阵的主要组成部分，它们应该根据太阳能电池方阵的电能需求和环境条件进行设计和选择，以确保太阳能电池方阵的电能供应稳定、可靠和高效。

本发明风光互补发电储能预制舱的工作原理是：

利用太阳能电池方阵、风力发电机，将发出的电能存储到蓄电池组中。当用户需要用电时，逆变器将蓄电池组中储存的直流电转变为交流电，通过输电线路送到用户负载处。由风力发电机和太阳电池方阵两种发电设备共同发电。本发明风光互补发电储能预制舱为集风能、太阳能及蓄电池等多种能源发电技术及系统智能控制技术为一体的复合可再生能源发电系统。本发明风光互补发电储能预制舱白天可将风能及太阳能转换为电能，夜晚可将风能转化为电能，并将电能储存在蓄电池组内，当用电时将直流电通过逆变器转换成交流电，利用风能、太阳能的互补性，可以获得比较稳定的输出，系统有较高的稳定性和可靠性。

本发明风光互补发电储能预制舱通过高性能风力发电机、光伏发电板发出的电能直接通过逆变器逆变为交流电供交流设备使用，也可将电能储存在蓄电池组内，然后转换为交流电供交流设备使用、或直接供直流设备使用；集风电、光电、储能为一体，大大提高了能源的利用率。通过预制舱实现发电、储能的目的，极大地改变了传统风光发电系统在固定场地使用的局限性。

本发明风光互补发电储能预制舱与现有风光互补发电系统相比，其有益效果是：受固定场地限制小、施工工期短；机动性强，可随时吊装至用电现场使用，也可直接安装在运输车辆上直接使用；配备多个规格快速接线插头，最大电流可达630A，使用方便、可靠性强；具有储能容量大的特点，平时已储备电能，即使在风能、光照不好的时间段也能保证正常供电的目的；具有适应环境强的特点，可以通过运输车辆随时转移场地，也可以单独安放在固定位置长期使用，能够充分地利用自然资源将风能、太阳能转换为电能，也可在用电量小的时间将电能储存，能够解决中小企业、野外项目施工、临时用电、抢险救灾紧急用电问题。

本发明是根据特定实施例进行描述的，但本领域的技术人员应明白在不脱离本发明范围时，可进行各种变化和等同替换。此外，为适应本发明技术的特定场合，可对本发明进行诸多修改而不脱离其保护范围。因此，本发明并不限于在此公开的特定实施例，而包括所有落入到权利要求保护范围的实施例。