本发明专利技术涉及一种聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站包括聚光器与光伏电池阵列装置、跟踪驱动装置、具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器和风力发电装置四部分，其中聚光器与光伏电池阵列装置包括由菲涅尔透镜聚光器阵列和光伏电池阵列组成的框架，跟踪驱动装置包括带动聚光器与光伏电池阵列装置做追日移转的智能控制系统及机械控制与传动装置组成，具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器由电压、电流采样电路和内设乘法器和比较器的微处理器组成，风力发电装置由风力发电机和风力机控制器组成。本发明专利技术自动化程度高、重量轻、光电转换效率高，采用最大功率点跟踪功能的光伏控制器可大大降低光伏发电投资成本并极大地提高发电效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光伏风力发电
，涉及一种全自动、高效率、低成本的光伏风力发电装置，特别是一种聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站。
技术介绍
近年来，对太阳能光伏发电的研究和应用取得了很大进展，太阳能光伏发电已经成为全球瞩目的一个具有深远意义的新兴产业。但是由于太阳能具有间歇性、强度和方向的不确定特点，给太阳能的收集带来一定难度，另外由于其投资回收期长，光电转换效率低，大面积推广也还存在有一定困难。如何提高太阳能光伏发电的效率、降低成本，正成为该产业发展中的一项重要的研究课题。目前，太阳能光伏发电设备一般都采用太阳能电池板保持固定高度角和方位角的设置，方位角大多朝正南，高度角则根据项目要求选用一个最佳角度，工作中单位面积的光伏电池板只能接受同等面积的阳光照射发电。这样做虽然看似降低了成本，但同时也降低了发电效率，以致单位面积的光伏电池光电转换成本很高，因而也就造成了光伏发电成本过高而失去了与其它能源竞争的经济优势。除上述的一般性结构方案外，目前有少数太阳能光伏发电设备采用单轴跟踪太阳的方案，即将电池板高度角固定一个最佳角度，利用电机驱动垂直轴水平旋转电池板阵列跟踪太阳，这种方案的发电效率有所提高，比固定方位角提高效率10%左右；另还有少数太阳能光伏发电设备采用双轴跟踪太阳的方案，即利用电机驱动电池板阵列进行方位角跟踪太阳，同时利用电机驱动电池板阵列进行高度角跟踪太阳，该方案亦可使发电效率获得较大提高；此外，为提高太阳能密度而采用的另一个办法就是采用聚光镜将太阳光聚集到一个小的范围内，进而提高太阳光的能量密度，以国内某公司生产的JTD太阳能聚光光伏电站为例，它是将聚光太阳能电池制成一个面积庞大的整体模块装置，由自动跟踪控制装置按所要求的方向控制其转动以跟踪太阳，这样虽然提高了太阳能电池的利用效率，但由于该模块的重量，体积庞大，使跟踪成本很高，这显然是一种低效而代价高昂的办法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，进而提供一种自动化程度高、重量轻、光电转换效率和发电效率高并可大大降低光伏发电投资成本的聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站。为实现上述专利技术目的而采用的技术解决方案是这样的所提供的聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站包括聚光器与光伏电池阵列装置、跟踪驱动装置以及具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器和风力发电装置四部分，其特征在于①、所说的聚光器与光伏电池阵列装置具有一个分两层斜置安装在机座支柱上的聚光器和光伏电池框架，框架的上层为菲涅尔透镜聚光器阵列，下层为小块光伏电池板；②、所说的跟踪驱动装置包括带动聚光器与光伏电池阵列装置做追日移转的智能控制系统及机械控制与传动装置组成，其中的机械控制与传动装置包括聚光器和光伏阵列方位角控制与传动装置以及聚光器和光伏阵列高度角控制与传动装置两部分；③、所说的具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器由电压采样电路、电流采样电路和内设乘法器和比较器的微处理器组成，电压采样电路和电流采样电路的输入端与跟踪驱动装置中智能控制系统的输出端联接，电压采样电路和电流采样电路的输出端通至微处理器内乘法器的输入端，微处理器的输出端同时外接至蓄电池组、直流负载和DC/AC逆变器的输入端。④、风力发电装置由风力发电机和风力机控制器组成，风力发电机的输出端接至风力机控制器输入端，风力控制器输出端接入蓄电池组输入端。本专利技术的进一步实现方案在于跟踪驱动装置中智能控制系统由方位角光信号传感器、高度角光信号传感器、风速传感器、自动跟踪智能控制器、方位角步进电机控制电路、 高度角步进电机控制电路、菲涅尔透镜聚光器阵列、光伏电池阵列组成，其中方位角光信号传感器、高度角光信号传感器和风速传感器信号输出端同时接至自动跟踪智能控制器的输入端，自动跟踪智能控制器的电机控制输出端同时接至方位角步进电机控制电路和高度角步进电机控制电路的输入端，方位角步进电机控制电路和高度角步进电机控制电路的输出端同时接至菲涅尔透镜聚光器阵列和光伏电池阵列的输入端，菲涅尔透镜聚光器阵列的输出端经光伏电池阵列后与具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器的输入端联接。本专利技术的实现还在于机械控制与传动装置中的聚光器和光伏阵列方位角控制与传动装置由聚光器和光伏电池框架转轴、聚光器和光伏电池框架轴承座、带有减速装置的方位角步进电机、蜗轮蜗杆减速机，推力球轴承组成，带有减速装置的方位角步进电机底座安装在机座支柱上，方位角步进电机输出轴与蜗轮蜗杆输入轴连接，蜗轮蜗杆减速机输出轴与聚光器和光伏电池框架轴承座相连接，聚光器和光伏电池框架转轴安装在聚光器和光伏电池框架轴承座上，聚光器和光伏电池框架轴承座安装在推力球轴承的上部，推力球轴承下部安装在蜗轮蜗杆减速机的机壳上部。本专利技术的实现还在于机械控制与传动装置中的聚光器和光伏阵列高度角控制和传动装置由高度角升降杆轴承座、高度角升降杆、高度角升降杆螺母、高度角升降杆螺杆、 橡胶防尘防水伸缩套、高度角升降杆支架、带有减速装置的高度角步进电机组成，其中带有减速装置的高度角步进电机装在高度角升降支架上，步进电机输出轴连接高度角升降杆螺杆，升降杆螺杆上连接高度角升降杆螺母，高度角升降杆螺母固定在高度角升降杆上，高度角升降杆与升降杆轴承座连接。本专利技术实际工作结构上，聚光器和光伏电池被安装在一个厚度不超过20cm的金属框架内，分上下两层，上层为菲涅尔透镜聚光器，下层为小块光伏电池板，大面积菲涅尔透镜按一定规格划分成若干小块透镜，即菲涅尔透镜阵列设计成A (行)X B (列)，小块光伏电池板也对应安装A(行)XB (列)，这样将小块透镜上的阳光聚焦在对应的小块光伏电池板上，小块菲涅尔透镜在面积与小块电池板面积的比例可在10 500 1，小块电池板与菲涅尔透镜的垂直距离是透镜的焦距，焦距不大于20cm，由于划分成小块的菲涅尔透镜的面积较小，焦距也同样较小，因而聚光器和光伏电池阵列所组装的金属框架厚度也比较薄，可以达到减轻整个发电装置的重量的效果。大面积聚光器与光伏电池之间由若干支柱支撑， 以固定透镜与电池板之间焦距不易变动，小块光伏电池板安装在小型散热器上，小型散热器带有若干块散热板，板外连接圆形散热圈，以增大散热面积。小型散热器安装在金属框架底部条形支架上。由于框架底部不密封，可使散热器及电池板具有良好的通风降温效果。本专利技术的整体工作原理是这样的日出后，当光照强度达到能使太阳能电池阵列发电发出的一定功率时，跟踪机构开始启动；先由方位角信号传感器和高度角信号传感器将各传感器上光敏电阻对应的光强度转换成电压信号送入自动跟踪智能控制器进行A/D 转换，对两个电压值进行比较，若两电压差值超出规定的范围，自动跟踪智能控制器向方位角步进电机控制电路和高度角步进电机控制电路发出控制信号，方位角步进电机带动聚光器阵列和光伏电池阵列自东向西做水平转动跟踪太阳，高度角步进电机带动聚光器阵列和光伏电池阵列自下而上或自上而下做高度升降跟踪太阳，使阳光始终垂直照射在聚光器和光伏电池上；光伏所发电力经具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器输出到蓄电池、直流负载及逆变器，交流负载通过逆变器获取电力。为避免跟踪系统连续扰动，自动跟踪智能控制器中的单片机采用定时检测的方法，每间隔5 10分钟进行一次光强检测。若太本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站，包括聚光器与光伏电池阵列装置、跟踪驱动装置、具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器（２６）和风力发电装置四部分，其特征在于：聚光器与光伏电池阵列装置具有一个分两层斜置安装在机座支柱（１８）上的聚光器和光伏电池框架（３），框架的上层为菲涅尔透镜聚光器阵列（１９），下层为小块光伏电池板（２１）；跟踪驱动装置包括带动聚光器与光伏电池阵列装置做追日移转的智能控制系统及机械控制与传动装置组成，其中的机械控制与传动装置包括聚光器和光伏阵列方位角控制与传动装置以及聚光器和光伏阵列高度角控制与传动装置两部分；具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器（２６）由电压采样电路、电流采样电路和内设乘法器和比较器的微处理器组成，电压采样电路和电流采样电路的输入端与跟踪驱动装置中智能控制系统的输出端联接，电压采样电路和电流采样电路的输出端通至微处理器内乘法器的输入端，微处理器的输出端同时外接至蓄电池组（２７）、直流负载（３０）和ＤＣ／ＡＣ逆变器（３１）的输入端；风力发电装置由风力发电机（３５）和风力机控制器（３６）组成，风力发电机（３５）的输出端接至风力机控制器（３６）输入端，风力控制器（３６）输出端接入蓄电池组（２７）输入端。...
【技术特征摘要】
1.一种聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站，包括聚光器与光伏电池阵列装置、跟踪驱动装置、具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器06)和风力发电装置四部分， 其特征在于聚光器与光伏电池阵列装置具有一个分两层斜置安装在机座支柱(18)上的聚光器和光伏电池框架(3)，框架的上层为菲涅尔透镜聚光器阵列(19)，下层为小块光伏电池板 (21)；跟踪驱动装置包括带动聚光器与光伏电池阵列装置做追日移转的智能控制系统及机械控制与传动装置组成，其中的机械控制与传动装置包括聚光器和光伏阵列方位角控制与传动装置以及聚光器和光伏阵列高度角控制与传动装置两部分；具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器06)由电压采样电路、电流采样电路和内设乘法器和比较器的微处理器组成，电压采样电路和电流采样电路的输入端与跟踪驱动装置中智能控制系统的输出端联接，电压采样电路和电流采样电路的输出端通至微处理器内乘法器的输入端，微处理器的输出端同时外接至蓄电池组(27)、直流负载(30)和DC/AC逆变器(31)的输入端；风力发电装置由风力发电机(35)和风力机控制器(36)组成，风力发电机(35)的输出端接至风力机控制器(36)输入端，风力控制器(36)输出端接入蓄电池组(XT)输入端。2.根据权利要求1所述的聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站，其特征在于跟踪驱动装置中智能控制系统由方位角光信号传感器(1)、高度角光信号传感器O)、 风速传感器(3 、自动跟踪智能控制器(33)、方位角步进电机控制电路( )、高度角步进电机控制电路( )、菲涅尔透镜聚光器阵列(19)、光伏电池阵列05)组成，其中方位角光信号传感器(1)、高度角光信号传感器( 和风速传感器(3 信号输出端同时接至自动跟踪智能控制器(3 的输入端，自动跟踪智能控制器(3 的电机控制输出端同时接至方位角步进电机控制电路08)和高度角步进电机控制电路09)的输入端，方位角步进电机控制电路08)和高度角步进电机控制电路09)的输出端同时接至菲涅尔透镜聚光器阵列 (19)和光伏电池阵列05)的输入端，菲涅尔透镜聚光器阵列(19)的输出端经光伏电池阵列0 后与具有最大功率点跟踪功能的光伏控制器06)的输入端联接。3.根据权利要求2所述的聚光自动追日最大功率点跟踪风光互补发电站，其特征在于方位角光信号传感器(1)由两只光敏电阻A、B、调节电阻RPA、RPB、热敏电阻RTA、RTB组成， 光敏电阻A、B分别与调节电阻Rpa、Rpb连接...
【专利技术属性】
技术研发人员：张文迅，张化，张婷，
申请(专利权)人：张文迅，张化，
类型：发明
国别省市：87
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