一种用于航标的小型风光互补供电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种用于航标的小型风光互补供电系统。包括微机控制单元及与该微机控制单元连接的风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、航标负载；所述风力发电机、太阳能电池板分别通过第一二极管、第二二极管与微机控制单元连接，且第一二极管、第二二极管与微机控制单元之间还设置有第一继电器；所述微机控制单元与航标负载之间还设置有第二继电器。所述微机控制单元采用MPPT风光互补控制器，所述MPPT风光互补控制器设置有LED显示屏，及与风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、航标负载连接的接口。本实用新型专利技术能够合理利用海区风力资源与光能资源，提升航标可靠性，保障航标效能，丰富航标拓展性，降低维护成本。降低维护成本。降低维护成本。

【技术实现步骤摘要】
一种用于航标的小型风光互补供电系统


[0001]本技术涉及航标、航海保障、清洁能源等领域，具体为一种用于航标的小型风光互补供电系统。

技术介绍

[0002]当前沿海航标供电系统配置方案以光伏发电+铅酸蓄电池组储电为主。视航标设备电耗大小，配置规格21W至90W的单晶硅太阳能光伏板2至9片，规格100AH至800AH铅酸蓄电池2至24组。
[0003]根据实际航标生产经验，目前现有航标供电系统有以下几个缺点：
[0004]1、可靠性
[0005]目前航标能源供电系统组成较为单一，主要由光伏发电维持电能供给，如遇到连续阴雨天气或秋冬季节日照不足等情况，极易导致蓄电池组亏电欠压，从而影响航标效能。
[0006]2、经济性
[0007]为了避免航标因欠压失常，一线作业人员往往会选择增加蓄电池组容量及太阳能光伏板数量来保证供电系统的稳定性，且需要随季节调整设备配置，增加了设备成本与维护成本。
[0008]3、系统健壮性与扩展性
[0009]目前供电系统过于单一，可靠性差，没有承载更多智能感知设备的能力，阻碍了智能航标的发展。

技术实现思路

[0010]本技术的目的在于提供一种用于航标的小型风光互补供电系统，旨在改善航标供电方式，合理利用海区风力资源与光能资源，提升航标可靠性，保障航标效能，丰富航标拓展性，降低维护成本。
[0011]为实现上述目的，本技术的技术方案是：一种用于航标的小型风光互补供电系统，包括微机控制单元及与该微机控制单元连接的风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、航标负载。
[0012]在本技术一实施例中，所述风力发电机、太阳能电池板分别通过第一二极管、第二二极管与微机控制单元连接，且第一二极管、第二二极管与微机控制单元之间还设置有第一继电器。
[0013]在本技术一实施例中，所述微机控制单元与航标负载之间还设置有第二继电器。
[0014]在本技术一实施例中，所述微机控制单元采用MPPT风光互补控制器，所述MPPT风光互补控制器设置有LED显示屏，及与风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、航标负载连接的接口。
[0015]相较于现有技术，本技术具有以下有益效果：本技术开创式的在航标领
域应用小型风光互补供电系统，合理利用了海区丰富的风力资源，进一步提升航标可靠性，与传统的航标能源系统相比有几下几点优势：
[0016]1、可靠
[0017]根据能源配布计算公式及实际应用效果来看，小型风光互补供电系统能够较好地满足航标用电需求，实现全天全时段发电，提升了系统可靠性。为增设智能设备，打造智能航标提供稳定基础。
[0018]2、经济性
[0019]选用设备已有大量商用产品，技术成熟，价格低廉，加装成本与维护难度较低。降低冬季航标能源失常修复次数，极大降低了人力物力成本。
[0020]3、降低冗余度
[0021]在使用小型风光互补供电系统的情况下，经过理论计算，可以减少当前蓄电池组数量配置，减少耗材成本，减少更换蓄电池组工作量，降低一线作业难度。
附图说明
[0022]图1是本技术一种用于航标的小型风光互补供电系电路原理图。
[0023]图2是MPPT风光互补控制器电路连接原理示意图。
[0024]图3是MPPT风光互补控制器实物连接示意图。
[0025]图4是实验数据分析。
具体实施方式
[0026]下面结合附图，对本技术的技术方案进行具体说明。
[0027]如图1
‑
3所示，本技术的一种用于航标的小型风光互补供电系统，包括微机控制单元及与该微机控制单元连接的风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、航标负载；所述风力发电机、太阳能电池板分别通过第一二极管Da、第二二极管Db与微机控制单元连接，且第一二极管、第二二极管与微机控制单元之间还设置有第一继电器J1。所述微机控制单元与航标负载之间还设置有第二继电器J2。所述微机控制单元采用MPPT风光互补控制器，所述MPPT风光互补控制器设置有LED显示屏，及与风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、航标负载连接的接口。
[0028]本技术的一种用于航标的小型风光互补供电系统试验实例：
[0029]1、数据收集与比对：
[0030]试验分二组，分阶段进行。每组的区别仅风力发电机功率不同。
[0031]第一阶段，风机性能测试阶段。将设备安装至某地区航标管理站码头，仅测试风力发电机的发电效能。
[0032]第二阶段，风光互补系统性能测试。模拟简单配置的风光互补供电系统，太阳能光板直接向蓄电池供电，风力发电机接风力发电专用控制器，防水等级IP67，具有防盐雾设计，主要作用是整流充电电流后向蓄电池供电，同时在检测到蓄电池电压超过14.5V时对风机进行刹车，停止供电。负载设备不变。
[0033]第三阶段，高性能风光互补控制器测试。向其中一套设备加装具备最大功率点追踪（MPPT）技术的风光互补控制器一台，测试控制器控制能力，并利用发电量统计功能对风
光互补发电设备的发电情况进行统计。
[0034]2、实验过程与数据分析
[0035]实验数据的收集方式有航标遥测平台监测统计、人工测量等。通过将人工测量数据和遥测平台数据进行比对，修正数据误差。通过遥测平台收集有效数据7417条，人工测量数据42条。
[0036]第一阶段，通过对遥测平台数据的收集和整理，以周为单位计算蓄电池平均电压并汇总，形成图4。
[0037]风机安装位置年平均风力等级为3级，可以看出，在未加装太阳能光板的情况下，100W功率的小型风机的发电效率整体良好，蓄电池电压整体呈上升趋势。结合对蓄电池容量测量的数据，装机当天100W风力发电机组蓄电池容量为88%，9月26日测量容量为90%，起到了充电的效果。而300W风力发电机组则表现不佳，9月26日测得容量仅9%，几乎没有达到预期效果。这与前期风机安装维护未注意要点有关，也与风机所处位置有关。两组测试风机均安装在同一水平位置上，之间相距2米左右，但是受风情况却相差甚远，经常出现100W风机满功率输出，而300W风机不动的情况。
[0038]第二阶段，对300W风力发电机组加装21W单晶硅太阳能光板1片，直接向蓄电池组供电，以避免蓄电池过放。经过20天的测试，10月16日对300W机组蓄电池组进行测试，发现容量已升高至52%。这20天内，阴雨天气5天，多云天气10天，晴天5天，平均风力等级2级。
[0039]第三阶段，通过加装具有MPPT功能与电量统计的风光互补控制器，对发电电量与负载耗电量进行统计，如表1。
[0040]表1
[0041][0042]由以上数据可知，在连续阴雨天气情况下，风力发电机组对能源补充起到了非常重要的作用。
[0043]以上是本技术的较佳实施例，凡依本技术技术方案所作的改变本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于航标的小型风光互补供电系统，其特征在于，包括微机控制单元及与该微机控制单元连接的风力发电机、太阳能电池板、蓄电池组、航标负载；所述微机控制单元采用MPPT风光互补控制器，所述MPPT风光互补控制器设置有LED显示屏，及与风力发电机、太...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑斌，王明超，陈红齐，杨弘曧，林春，施忠坤，吴泉凯，
申请(专利权)人：交通运输部东海航海保障中心福州航标处，
类型：新型
国别省市：