一种风光互补发电装置及系统的制作方法

1.本发明涉及新能源发电设备技术领域，具体涉及一种风光互补发电装置及系统。

背景技术：

2.风光互补发电系统是利用风能和太阳能资源的互补性，具有较高性价比的一种新型能源发电系统，具有很好的应用前景。风光互补发电系统一般包括风力发电装置、太阳能发电装置、蓄电池、控制器等部分。
3.风光互补发电系统能够长期自主运行的最大障碍在于太阳能电池板容易被灰尘覆盖，导致光电转换效率下降，因此需要定期对太阳能电池板表面进行清洗。公开号为cn211975279u的中国专利公开了一种集太阳能与风能于一体的风光互补发电装置，其可通过毛刷清理太阳能板表面的灰尘、雪或雨水等，提高太阳能板发电的效率。但是，该方案中清理过程还是需要人为操作，耗费时间，且太阳能板一般安装在高杆、建筑屋顶等位置，攀爬、清理过程十分麻烦。

技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种风光互补发电装置及系统，其解决了现有风光互补发电系统需要人为去清理太阳能电池板灰尘的问题。
5.本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
6.一种风光互补发电装置，包括风能发电装置和太阳能发电装置，所述风能发电装置包括相连接的风扇扇叶以及风能发电机，所述太阳能发电装置包括太阳能电池板；
7.所述太阳能发电装置还包括用于对太阳能电池板进行清灰的清灰机构，所述清灰机构包括上下贯通的雨水筒、活动设于雨水筒内的活塞盘、开设于活塞盘上的调水孔、活动设于雨水筒外壁且通过磁吸作用与活塞盘同步移动的环套、支撑于活塞盘底部的弹性件、活动设于太阳能电池板表面的清灰板、连接环套与清灰板的联动件；当落入雨水筒内的雨水量大于调水孔排水量时，雨水筒内雨水量增多并逐渐下压活塞盘，带动环套向下移动，当落入雨水筒内的雨水量小于调水孔排水量时，雨水筒内雨水量减少并在弹性件的支撑下使活塞盘逐渐复位，带动环套向上移动，在环套向下或向上移动过程中通过联动件带动清灰板沿太阳能电池板表面擦动，实现清灰。
8.进一步改进在于，所述风扇扇叶由转轴以及设在转轴上的若干组空心半球型叶片组成。
9.进一步改进在于，所述太阳能电池板通过能够进行伸缩、旋转、倾角调节的安装座进行安装。
10.进一步改进在于，所述雨水筒的底部通过安装架进行架设，雨水筒的顶部设有扩口状的收集斗。
11.进一步改进在于，所述太阳能电池板的其中一组对立边沿均设有槽轨，所述槽轨内均设有滑块，所述清灰板通过滑块进行安装且清灰板内侧与太阳能电池板表面接触。
12.进一步改进在于，所述联动件包括分别设于太阳能电池板的另一组对立边沿上的两组第一导轮，以及设于雨水筒外壁不同高度的两组第二导轮，以及将第一导轮和第二导轮依次套接的传动带，所述传动带在两组第一导轮之间的带体与滑块移动路径平行且与滑块固定连接，传动带在两组第二导轮之间的带体与环套移动路径平行且与环套固定连接。
13.进一步改进在于，所述雨水筒侧壁开设有排水口，雨水筒内壁活动设有密封环片以及位于密封环片上方的磁吸环，所述磁吸环用于将密封环片吸附定位在排水口的封堵位置，所述密封环片上设有若干伸缩杆，所述伸缩杆向上延伸穿过磁吸环后连接至活塞盘底面；
14.当活塞盘下压使伸缩杆收缩至最小长度时，活塞盘继续下压则通过伸缩杆推动密封环片脱离磁吸环并向下移动，使得排水口打开，雨水筒内雨水排出，此时在弹性件的支撑下使活塞盘逐渐复位，直至使伸缩杆伸长至最大长度，活塞盘继续复位则通过伸缩杆拉动密封环片向上移动并重新处于排水口的封堵位置。
15.进一步改进在于，所述排水口在雨水筒的同一高度处均匀设有若干个，所述伸缩杆沿密封环片圆周方向均匀设有若干个。
16.本发明还提供了一种风光互补发电系统，所述系统包括所述的风光互补发电装置，还包括风光互补控制器、蓄电池、整流器、逆变器、直流负载和交流负载，所述风光互补发电装置中风能发电装置的电流输出端通过整流器与风光互补控制器的电流输入端连接，风光互补发电装置中太阳能发电装置的电流输出端直接与风光互补控制器的电流输入端连接，所述风光互补控制器的电流输出端与蓄电池的电流输入端连接，所述蓄电池的电流输出端一方面与直流负载连接，另一方面通过逆变器与交流负载连接。
17.本发明的有益效果在于：该风光互补发电装置及系统可利用所收集雨水的重力变化产生驱动力，无需人为操作，自动对太阳能电池板表面进行清灰，保持光电转换效率，由此使得风光互补发电系统能够长期自主运行。
附图说明
18.图1为风光互补发电装置的整体结构示意图；
19.图2为风扇扇叶的结构示意图；
20.图3为图1中a部分的放大图；
21.图4为雨水筒的剖视图；
22.图5为风光互补发电系统的原理框图；
23.图中：1、风扇扇叶；2、风能发电机；3、太阳能电池板；4、雨水筒；5、活塞盘；6、调水孔；7、环套；8、弹性件；9、清灰板；10、安装座；11、安装架；12、收集斗；13、槽轨；14、滑块；15、第一导轮；16、第二导轮；17、传动带；18、排水口；19、密封环片；20、磁吸环；21、伸缩杆。
具体实施方式
24.下面结合附图对本技术作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本技术进行进一步的说明，不能理解为对本技术保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本技术作出一些非本质的改进和调整。
25.结合图1至图4所示，一种风光互补发电装置，包括风能发电装置和太阳能发电装
置，风能发电装置包括相连接的风扇扇叶1以及风能发电机2，风扇扇叶1在横向任意角度的风力驱动下进行转动，风能发电机2将转动的机械能转换为电能，太阳能发电装置包括太阳能电池板3，用于将太阳能转换为电能。
26.其中，太阳能发电装置还包括用于对太阳能电池板3进行清灰的清灰机构，清灰机构包括上下贯通的雨水筒4、活动设于雨水筒4内的活塞盘5、开设于活塞盘5上的调水孔6、活动设于雨水筒4外壁且通过磁吸作用与活塞盘5同步移动的环套7、支撑于活塞盘5底部的弹性件8、活动设于太阳能电池板3表面的清灰板9、连接环套7与清灰板9的联动件；当落入雨水筒4内的雨水量大于调水孔6排水量时，雨水筒4内雨水量增多并逐渐下压活塞盘5，带动环套7向下移动，当落入雨水筒4内的雨水量小于调水孔6排水量时，雨水筒4内雨水量减少并在弹性件8的支撑下使活塞盘5逐渐复位，带动环套7向上移动，在环套7向下或向上移动过程中通过联动件带动清灰板9沿太阳能电池板3表面擦动，配合雨水的浸润，实现有效清灰。
27.实际运行过程中，在不下雨或降雨强度较小时，由于调水孔6的排水速度大于收集雨水的速度，此时雨水筒4内无法蓄积雨水，活塞盘5无法被下压，此时不进行清灰操作。在降雨强度超过一定值时，调水孔6的排水速度小于收集雨水的速度，此时雨水筒4内逐渐蓄积雨水，进行上述清灰过程，使清灰板9朝一个方向擦动；当雨停了或降雨强度低于一定值后，雨水筒4内的雨水逐渐由调水孔6排出，同样进行清灰过程，使清灰板9朝反方向擦动，回到初始位置。即一次降雨过程，可实现清灰板9往复清理一次，且清理的整个过程均只依赖雨水的重力作用，无需人为参与，且雨水冲洗配合擦动的清灰方式，清洁效果好。
28.可以看出，本发明可以通过对调水孔6大小的设置，调节触发清灰过程的降雨强度值。例如，可以调节至12小时内雨量大于3毫米的降雨强度作为触发点，超过该降雨强度，则启动清灰过程，低于该降雨强度则不启动。
29.优选的，风扇扇叶1由转轴以及设在转轴上的若干组空心半球型叶片组成，例如图2中所示的由三组空心半球型叶片，每组三个，这样从横向任意方向吹来的风均能带动转轴转动，转动的机械能由风能发电机2进行发电。
30.优选的，太阳能电池板3通过能够进行伸缩、旋转、倾角调节的安装座10进行安装。其中，伸缩调节可以通过剪叉形升降架或者螺纹升降杆等实现，旋转调节可以通过水平旋转盘实现，倾角调节可以通过竖立设置的旋转轴连接实现。
31.优选的，雨水筒4的底部通过安装架11进行架设，使得雨水筒4底部悬空，这样便于雨水的排出。雨水筒4的顶部设有扩口状的收集斗12，有助于提高收集雨水的能力。
32.优选的，太阳能电池板3的其中一组对立边沿均设有槽轨13，槽轨13内均设有滑块14，清灰板9通过滑块14进行安装且清灰板9内侧与太阳能电池板3表面接触，滑块14沿槽轨移动则带动清灰板9沿太阳能电池板3表面擦动。
33.优选的，联动件包括分别设于太阳能电池板3的另一组对立边沿上的两组第一导轮15，以及设于雨水筒4外壁不同高度的两组第二导轮16，以及将第一导轮15和第二导轮16依次套接的传动带17，传动带17在两组第一导轮15之间的带体与滑块14移动路径平行且与滑块14固定连接，传动带17在两组第二导轮16之间的带体与环套7移动路径平行且与环套7固定连接。当环套7移动时，会带动传动带17转动相应的距离，从而带动滑块14移动相应的距离，由此实现联动。
34.上述实施例结构在一次降雨过程中，只能实现一次往复清理，遇到长时间的降雨过程，可以考虑增加清理次数。为此，本发明进一步的：
35.雨水筒4侧壁开设有排水口18，雨水筒4内壁活动设有密封环片19以及位于密封环片19上方的磁吸环20，磁吸环20用于将密封环片19吸附定位在排水口18的封堵位置，密封环片19上设有若干伸缩杆21，伸缩杆21向上延伸穿过磁吸环20后连接至活塞盘5底面；
36.通过该结构优化，在长时间降雨过程中，雨水筒4内的雨水越来越多，直到活塞盘5下压使伸缩杆21收缩至最小长度时，此时清灰板9由太阳能电池板3初始端移动至末端(可以通过伸缩杆21的尺寸，排水口18位置的适配实现)，继续降雨，活塞盘5继续下压则通过伸缩杆21推动密封环片19脱离磁吸环20并向下移动(克服磁吸力后会快速移动一段距离)，使得排水口18快速打开，雨水筒4内雨水短时间内排出，排出过程中在弹性件8的支撑下使活塞盘5逐渐复位，直至使伸缩杆21伸长至最大长度(此时蓄积雨水已经排出)，活塞盘5继续复位则通过伸缩杆21拉动密封环片19向上移动并重新处于排水口18的封堵位置，与磁吸环20吸附定位，此时清灰板9由太阳能电池板3末端移动至初始端，实现一次往复清理，且此时雨水筒4内雨水排出，又可重新进行下一周期的往复清理，这样在长时间降雨过程中，可一直进行清灰过程，直到降雨变小、结束，提高了清洁效果。
37.优选的，排水口18在雨水筒4的同一高度处均匀设有若干个，增加排水速度，且便于统一控制开闭，伸缩杆21沿密封环片19圆周方向均匀设有若干个，伸缩杆21可以采用多个等长的空心杆活动套接制成，其最大长度为所有空心杆全部拉出状态，即所有空心杆长度之和，最小长度为所有空心杆全部收回状态，即一个空心杆长度。
38.如图5所示，本发明还提供了一种风光互补发电系统，所述系统包括上述风光互补发电装置，还包括风光互补控制器、蓄电池、整流器、逆变器、直流负载和交流负载，所述风光互补发电装置中风能发电装置的电流输出端通过整流器与风光互补控制器的电流输入端连接，风光互补发电装置中太阳能发电装置的电流输出端直接与风光互补控制器的电流输入端连接，所述风光互补控制器的电流输出端与蓄电池的电流输入端连接，所述蓄电池的电流输出端一方面与直流负载连接，另一方面通过逆变器与交流负载连接。
39.该系统中，风能发电装置输出的交流电通过整流器整流稳压成直流电，连同太阳能发电装置输出的直流电一并通过风光互补控制器进行调节和控制，并输出稳定的直流电，风光互补控制器一方面将直流电输出为直流负载供电，或者通过逆变器转换为交流电后输出为交流负载供电，对于剩余电量，由蓄电池进行蓄积，并在负载供电不足时，将蓄电池内的电能输出，由此保证供电的稳定性。
40.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种风光互补发电装置，包括风能发电装置和太阳能发电装置，所述风能发电装置包括相连接的风扇扇叶(1)以及风能发电机(2)，所述太阳能发电装置包括太阳能电池板(3)，其特征在于：所述太阳能发电装置还包括用于对太阳能电池板(3)进行清灰的清灰机构，所述清灰机构包括上下贯通的雨水筒(4)、活动设于雨水筒(4)内的活塞盘(5)、开设于活塞盘(5)上的调水孔(6)、活动设于雨水筒(4)外壁且通过磁吸作用与活塞盘(5)同步移动的环套(7)、支撑于活塞盘(5)底部的弹性件(8)、活动设于太阳能电池板(3)表面的清灰板(9)、连接环套(7)与清灰板(9)的联动件；当落入雨水筒(4)内的雨水量大于调水孔(6)排水量时，雨水筒(4)内雨水量增多并逐渐下压活塞盘(5)，带动环套(7)向下移动，当落入雨水筒(4)内的雨水量小于调水孔(6)排水量时，雨水筒(4)内雨水量减少并在弹性件(8)的支撑下使活塞盘(5)逐渐复位，带动环套(7)向上移动，在环套(7)向下或向上移动过程中通过联动件带动清灰板(9)沿太阳能电池板(3)表面擦动，实现清灰。2.根据权利要求1所述的一种风光互补发电装置，其特征在于：所述风扇扇叶(1)由转轴以及设在转轴上的若干组空心半球型叶片组成。3.根据权利要求1所述的一种风光互补发电装置，其特征在于：所述太阳能电池板(3)通过能够进行伸缩、旋转、倾角调节的安装座(10)进行安装。4.根据权利要求1所述的一种风光互补发电装置，其特征在于：所述雨水筒(4)的底部通过安装架(11)进行架设，雨水筒(4)的顶部设有扩口状的收集斗(12)。5.根据权利要求1所述的一种风光互补发电装置，其特征在于：所述太阳能电池板(3)的其中一组对立边沿均设有槽轨(13)，所述槽轨(13)内均设有滑块(14)，所述清灰板(9)通过滑块(14)进行安装且清灰板(9)内侧与太阳能电池板(3)表面接触。6.根据权利要求5所述的一种风光互补发电装置，其特征在于：所述联动件包括分别设于太阳能电池板(3)的另一组对立边沿上的两组第一导轮(15)，以及设于雨水筒(4)外壁不同高度的两组第二导轮(16)，以及将第一导轮(15)和第二导轮(16)依次套接的传动带(17)，所述传动带(17)在两组第一导轮(15)之间的带体与滑块(14)移动路径平行且与滑块(14)固定连接，传动带(17)在两组第二导轮(16)之间的带体与环套(7)移动路径平行且与环套(7)固定连接。7.根据权利要求1所述的一种风光互补发电装置，其特征在于：所述雨水筒(4)侧壁开设有排水口(18)，雨水筒(4)内壁活动设有密封环片(19)以及位于密封环片(19)上方的磁吸环(20)，所述磁吸环(20)用于将密封环片(19)吸附定位在排水口(18)的封堵位置，所述密封环片(19)上设有若干伸缩杆(21)，所述伸缩杆(21)向上延伸穿过磁吸环(20)后连接至活塞盘(5)底面；当活塞盘(5)下压使伸缩杆(21)收缩至最小长度时，活塞盘(5)继续下压则通过伸缩杆(21)推动密封环片(19)脱离磁吸环(20)并向下移动，使得排水口(18)打开，雨水筒(4)内雨水排出，此时在弹性件(8)的支撑下使活塞盘(5)逐渐复位，直至使伸缩杆(21)伸长至最大长度，活塞盘(5)继续复位则通过伸缩杆(21)拉动密封环片(19)向上移动并重新处于排水口(18)的封堵位置。8.根据权利要求7所述的一种风光互补发电装置，其特征在于：所述排水口(18)在雨水筒(4)的同一高度处均匀设有若干个，所述伸缩杆(21)沿密封环片(19)圆周方向均匀设有
若干个。9.一种风光互补发电系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求1-8任一项所述的风光互补发电装置，还包括风光互补控制器、蓄电池、整流器、逆变器、直流负载和交流负载，所述风光互补发电装置中风能发电装置的电流输出端通过整流器与风光互补控制器的电流输入端连接，风光互补发电装置中太阳能发电装置的电流输出端直接与风光互补控制器的电流输入端连接，所述风光互补控制器的电流输出端与蓄电池的电流输入端连接，所述蓄电池的电流输出端一方面与直流负载连接，另一方面通过逆变器与交流负载连接。

技术总结

本发明公开了一种风光互补发电装置及系统，风光互补发电装置包括风能发电装置和太阳能发电装置，其中，风能发电装置包括风扇扇叶和风能发电机，太阳能发电装置包括太阳能电池板，以及用于对太阳能电池板进行清灰的清灰机构，清灰机构包括雨水筒、活塞盘、调水孔、环套、弹性件、清灰板、联动件等结构。风光互补发电系统包括所述的风光互补发电装置，还包括风光互补控制器、蓄电池、整流器、逆变器、直流负载和交流负载。该风光互补发电装置及系统可利用所收集雨水的重力变化产生驱动力，无需人为操作，自动对太阳能电池板表面进行清灰，保持光电转换效率，由此使得风光互补发电系统能够长期自主运行。期自主运行。期自主运行。