基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统，其特征在于，包括：风力发电模块，包括设置于高速公路中间的垂直轴风力发电机，用于将风能转化为电能；储能模块，用来储存风力发电模块发出的电能；负荷，包括高速公路沿线的用电负荷设备；综合控制模块，分别与风力发电模块、储能模块和负荷耦接，用于将风力发电模块输出的电流分别调整成为适于储能模块和负荷使用的电流。本实用新型专利技术提供一种不需要市电接入，仅利用高速公路沿线的自然风资源以及公路来往车辆在高速公路中间隔离绿化带产生的随动风力来发电，通过储能模块储存风力所产生的电力能源，并为高速公路沿线用电设备提供电力供应的方法。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及新能源领域，尤其涉及一种基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统。 
技术介绍
现有垂直轴风力发电机主要采用风力发电技术和整流技术，在公路中作为风光互补路灯或为公路监控设备提供电能，多安放在公路两侧，分散的应用于公路两侧用电设备。 这种方法存在风能利用率低、风力发电机满负荷率低等缺点。 
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统。 根据本技术一个方面，提供一种基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统，其特征在于，包括：风力发电模块，包括设置于高速公路中间的垂直轴风力发电机，用于将风能转化为电能；储能模块，用来储存风力发电模块发出的电能；负荷，包括高速公路沿线的用电负荷设备；综合控制模块，分别与风力发电模块、储能模块和负荷耦接，用于将风力发电模块输出的电流分别调整成为适于储能模块和负荷使用的电流。 可选的，所述综合控制模块包括：整流滤波单元，用于将垂直轴风力发电机产生的不稳定交流电转换成稳定的直流电；变换电路单元，用于将整流滤波单元输出的直流电电压统一输出为储能模块充电所需电压；负荷控制单元，接收变换电路单元的输出，用于对负荷输出稳定的电流，并控制输出电流的大小。 可选的，所述综合控制模块还包括：卸荷单元，变换电路单元、卸荷单元和储能模块依次耦接，当储能模块充满电以后，如果电能仍有富余，为保护垂直轴风力发电机组件，卸荷单元的卸荷电路开通把富余电量泄放 掉。 本技术提供一种不需要市电接入，仅利用高速公路沿线的自然风资源以及公路来往车辆在高速公路中间隔离绿化带产生的随动风力来发电，通过储能模块储存风力所产生的电力能源，并为高速公路沿线用电设备提供电力供应的方法。本技术弥补了现有技术在这方面的缺陷，使道路公共用电系统自身成为了一种绿色能源循环控制系统。 附图说明图1a、1b、2是萨瓦纽斯(Savonius)型垂直轴风力发电机示意图； 图3-4是直叶片H型垂直轴风力发电机示意图； 图5是根据本技术一个实施例提供的基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统的结构示意图； 图6是根据本技术另一个实施例提供的基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统的结构示意图。 具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。 专利技术人经研究发现，高速公路周边虽然地势开阔、自然风力较强，但在道路两侧放置风力发电机的方法并未充分利用高速公路上高速行驶的来往车辆带动的风能。另外，自然风力的大小随时变化，经常使发电机组处于非满负荷运行状态，而分散式的供电容易造成蓄电池电能溢出，不利于风能最大化利用。 专利技术人经研究还发现，为了充分利用高速公路上高速行驶的来往车辆带动的风能，可以在高速公路中间设置垂直轴风力发电机。根据驱动垂直轴风力发电机转动的气动力的不同，有两种类别：萨瓦纽斯(Savonius)型垂直轴风力发电机(也称为S型风力机)和直叶片H型垂直轴风力发电机。 萨瓦纽斯型垂直轴风力发电机，又称S型风力机。S型风力机主要是利用空气产生的阻力，推动S型叶片旋转，从而带动稀土永磁发电机发电 产生电能。 如图1a、1b、2所示，萨瓦纽斯型垂直轴风力发电机通常包括两枚轴线错开的半圆柱形叶片、刹车单元、稀土永磁发电机。也有用3枚以上的这种风力机往往上下重叠多层，以提高功率并且避开启动死区。其优点是启动转矩大，弱风下容易启动。 H型垂直轴风力发电机属于升力型风力发电机，采用空气动力学原理，利用空气产生的升力做功， H型垂直轴风力发电机包括叶片、刹车单元、稀土永磁发电机。主要是用垂直直线3-5个叶片，由4角形或5角形形状的轮毂固定、连接叶片的连杆组成的风轮，由风轮带动稀土永磁发电机发电。例如，如图3所示，H型垂直轴风力发电机包括3个叶片011以及转轴012。 如图4所示，叶片采用飞机翼形形状，空气绕叶片流动产生的合力形成转矩，推动叶轮旋转。在风轮旋转时，它不会受到因变形而改变效率。 综上所述，如果在高速公路中间设置垂直轴风力发电机，可以充分利用高速公路上高速行驶的来往车辆带动的风能，实现持续稳定供电的效果。 根据本技术一个实施例，提供一种基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统。如图5所示，该系统包括： 风力发电模块11，包括垂直轴风力发电机，用于将风能转化为电能； 储能模块13，用来储存风力发电模块发出的电能； 负荷14，包括高速公路沿线的用电负荷设备，例如广告牌、灯箱、路灯、车辆检测器、可变情报板、气象检测器、环境检测器、拍摄像设备等； 综合控制模块12，分别与风力发电模块11、储能模块13和负荷14耦接/电连接，用于将风力发电模块11输出的电流分别调整成为适于储能模块13和负荷14使用的电流，并且储能模块13适于通过综合控制模块12向负荷14供电。 根据本技术另一个实施例，储能模块13包括储能蓄电池。 如图6所示，根据本技术另一个实施例，综合控制模块进一步包括： 整流滤波单元121，通过整流滤波单元将垂直轴风力发电机发出的不 稳定交流电转换成稳定的直流电； 变换电路单元122，通过变换电路单元将整流滤波单元输出的直流电电压分别输出为蓄电池所需的电压和负荷所需的电压，并向蓄电池和负荷供电，例如，通过变换电路单元将整流滤波单元121输出的直流电电压统一输出为12V(本实施例中蓄电池所需的电压)，向蓄电池充电； 负荷控制单元123，接收变换电路单元122的输出，用于对负荷输出稳定的电流，并能够控制输出电流的大小。 其中，负荷控制单元123与蓄电池14、负荷13相当于组成了一个串联电路，作为这个串联电路的一个单元，负荷控制单元123可以通过控制自身通断来控制负荷13的通断，同时，负荷控制单元123相当于一个电路的电阻，可以通过控制自身阻值的大小来控制输出电流的大小。 另外，本实施例中的负载为直流负载，如果负载使用交流电，需要在直流的输出环节加上逆变单元和滤波单元，实现直流-交流的转换，再连接负载即可。 根据本技术另一个实施例，负荷控制单元123还适于根据设定的时间或者光照，控制与负荷电路的开断，从而实现对负荷的控制。 根据本技术另一个实施例，变换电路单元122通过防反流二极管向蓄电池充电。 继续参考图6，根据本技术另一个实施例，综合控制模块还包括： 卸荷单元124，变换电路单元122、卸荷单元124和蓄电池14依次耦接，当蓄电池充满电以后，如果电能仍有富余，为保护垂直轴风力发电机组件，卸荷单元的卸荷电路开通把富余电量泄放掉。 根据本技术一个实施例，风力发电模块11包括萨瓦纽斯(Savonius)型垂直轴风力发电机。 根据本技术另一个实施例，风力发电模块11包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统，其特征在于，包括： 风力发电模块，包括设置于高速公路中间的垂直轴风力发电机，用于将风能转化为电能； 储能模块，用来储存风力发电模块发出的电能； 负荷，包括高速公路沿线的用电负荷设备；和 综合控制模块，分别与风力发电模块、储能模块和负荷耦接，用于将风力发电模块输出的电流分别调整成为适于储能模块和负荷使用的电流，并且所述储能模块适于通过综合控制模块向负荷供电； 其中，所述综合控制模块包括： 整流滤波单元，用于将垂直轴风力发电机产生的不稳定交流电转换成稳定的直流电； 变换电路单元，用于将整流滤波单元输出的直流电电压分别输出为储能模块所需的电压和负荷所需的电压，并向储能模块和负荷供电； 负荷控制单元，接收变换电路单元的输出，用于对负荷输出稳定的电流，并控制输出电流的大小；和 卸荷单元，其中，所述变换电路单元、卸荷单元和储能模块依次耦接，当储能模块充满电以后，如果电能仍有富余，卸荷单元的卸荷电路开通把富余电量泄放掉。

【技术特征摘要】
1.一种基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统，其特征在于，包括： 
风力发电模块，包括设置于高速公路中间的垂直轴风力发电机，用于将风能转化为电能； 
储能模块，用来储存风力发电模块发出的电能； 
负荷，包括高速公路沿线的用电负荷设备；和 
综合控制模块，分别与风力发电模块、储能模块和负荷耦接，用于将风力发电模块输出的电流分别调整成为适于储能模块和负荷使用的电流，并且所述储能模块适于通过综合控制模块向负荷供电； 
其中，所述综合控制模块包括： 
整流滤波单元，用于将垂直轴风力发电机产生的不稳定交流电转换成稳定的直流电； 
变换电路单元，用于将整流滤波单元输出的直流电电压分别输出为储能模块所需的电压和负荷所需的电压，并向储能模块和负荷供电； 
负荷控制单元，接收变换电路单元的输出，用于对负荷输出稳定的电流，并控制输出电流的大小；和 
卸荷单元，其中，所述变换电路单元、卸荷单元和储能模块依次耦接，当储能模块充满电以后，如果电能仍有富余，卸荷单元的卸荷电路开通把富余电量泄放掉。 
2.根据权利要求1所述的基于垂直轴风机的高速公路风力发电系统，其特征在于，所述储能模块包括储能蓄电...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭炬，常建平，吕文杰，沈春雷，徐臣，徐杰彦，王楠，范滢，
申请(专利权)人：国网节能服务有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11