一种风力、水力、光伏联合发电装置论文和设计-王运农

全文摘要

本实用新型提供一种风力、水力、光伏联合发电装置，包括柱体，所述柱体包括内柱与外柱，所述柱体顶部设有蓄水球，所述蓄水球以及柱体顶部外表面均设有第一光伏面板，所述内柱外表面四周从上至下依次设有若干个风力收集口，所述内柱与外柱间对应设有与每个风力收集口连接的喇叭型导风墙，所述喇叭型导风墙内壁上设有第二光伏面板，所述第一光伏面板、第二光伏面板均通过导线与风光互补控制器相连，所述风光互补控制器通过导线与蓄电池相连。本实用新型巧妙的将风力发电机、水力发电机以及光伏面板结合一起，实现对风、光、水能的有效利用，也提高了发电效率。

主设计要求

1.一种风力、水力、光伏联合发电装置，包括柱体，所述柱体包括内柱与外柱，其特征在于，所述柱体顶部设有蓄水球，所述蓄水球以及柱体顶部外表面均设有第一光伏面板，所述内柱外表面四周从上至下依次设有若干个风力收集口，所述内柱与外柱间对应设有与每个风力收集口连接的喇叭型导风墙，所述喇叭型导风墙内壁上设有第二光伏面板，所述第一光伏面板、第二光伏面板均通过导线与风光互补控制器相连，所述风光互补控制器通过导线与蓄电池相连。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述风光互补控制器设置于内柱内部，所述内柱内部还设有发电装置、抽水装置，所述蓄水球进水口通过抽水装置与位于柱体底部的蓄水池相连，所述发电装置包括风力发电机与水力发电机，所述风力发电机数量为若干个，所述风力发电机通过导线与风光互补控制器相连，所述蓄电池为所述抽水装置供电，所述蓄水球出水口处设有若干部水力发电机。

3.根据权利要求2所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述风力发电机分别设置于每个风力收集口内，所述风力发电机呈竖直排列。

4.根据权利要求2所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述抽水装置包括抽水泵与抽水管，所述抽水泵设于蓄水池内，所述抽水泵通过抽水管与所述蓄水球相连。

5.根据权利要求1所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述蓄水球内设有水位传感器，所述蓄水球出水口设有漏斗与阀门。

6.根据权利要求5所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述内柱内部还设有环境控制器，所述水位控传感器与环境控制器输入端通过数据线相连，所述环境控制器输出端通过数据线与阀门相连。

7.根据权利要求2所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述蓄电池数量与风力发电机数量一致，并与所述风力发电机一一对应电性相连。

8.根据权利要求1所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述外柱外表面四周开有若干个方形导风墙口。

9.根据权利要求5所述的一种风力、水力、光伏联合发电装置，其特征在于，所述漏斗出水口处设有若干部水力发电机，所述水力发电机呈竖直排列。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及发电系统技术领域，具体涉及一种风力、水力、光伏联合发电装置。

背景技术

近年来，随着常规化石能源的不断枯竭及环境问题的日益突出，绿色、可再生能源地大量开发利用成为各国能源发展的趋势，目前常见的可再生能源有风能、水能、光能等，为了利用风能、水能、光能，开发出了风力发电机、水力发电机、光伏板等能量转换装置，现有的风力发电机借由风力带动桨叶转动，从而让发电装置产生电能，但风力发电的原动力是不可控的，输出的电能具有很强的随机性，且在风力较小时无法工作，常见的水力发电机借由水的高度落差所产生的重力势能带动水利轮机发电，现有的水力发电机使用时大多需要装设于水源处，对安装位置有较大的限制，而光伏发电需要大面积铺设光能光伏板，具有较大的占地面积，同时在阴雨天时无法工作。目前，采用风力发电机、水力发电机、光伏发电的这三种技术进行单独建设的方式，都存在浪费土地资源以及发电量低不稳定的特点。

目前，中国专利号为：CN2018210676457的实用新型专利公开了采用风力发电机与水力发电机进行联合发电的装置，但该装置未考虑对光能的应用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种风力、水力、光伏联合发电装置，以解决上述问题。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种风力、水力、光伏联合发电装置，包括柱体，所述柱体包括内柱与外柱，所述柱体顶部设有蓄水球，所述蓄水球以及柱体顶部外表面均设有第一光伏面板，所述内柱外表面四周从上至下依次设有若干个风力收集口，所述内柱与外柱间对应设有与每个风力收集口连接的喇叭型导风墙，所述喇叭型导风墙内壁上设有第二光伏面板，所述第一光伏面板、第二光伏面板均通过导线与风光互补控制器相连，所述风光互补控制器通过导线与蓄电池相连。

优选的，所述风光互补控制器设置于内柱内部，所述内柱内部还设有发电装置、抽水装置，所述蓄水球进水口通过抽水装置与蓄水池相连，所述发电装置包括风力发电机与水力发电机，所述风力发电机数量为若干个，所述风力发电机通过导线与风光互补控制器相连，所述蓄电池为所述抽水装置供电，所述蓄水球出水口处设有若干部水力发电机。

优选的，所述风力发电机分别设置于每个风力收集口内，所述风力发电机呈竖直排列。

优选的，所述抽水装置包括抽水泵与抽水管，所述抽水泵设于蓄水池内，所述抽水泵通过抽水管与所述蓄水球相连。

优选的，所述蓄水球内设有水位传感器，所述蓄水球出水口设有漏斗与阀门。

优选的，所述风力收集口处设有挡风板与风速传感器。

优选的，所述内柱内部还设有环境控制器，所述水位控传感器、风速传感器分别与环境控制器输入端通过数据线相连，所述环境控制器输出端通过数据线分别与阀门、挡风板相连。

优选的，所述蓄电池数量与风力发电机数量一致，并与所述风力发电机一一对应电性相连。

优选的，所述外柱外表面四周开有若干个方形导风墙口。

优选的，所述所述漏斗出水口处设有若干部水力发电机，所述水力发电机呈竖直排列。与现有技术相比，本实用新型达到的有益效果如下：

本实用新型提供的一种风力、水力、光伏联合发电装置，在蓄水球外表面设置第一光伏面板，在喇叭型导风墙内壁中设置第二光伏面板，其中一侧喇叭型导风墙上的第二光伏面板能采集早上6点-11点的光能，并将该光能转换为电能，而另一侧喇叭型导风墙上的第二光伏面板能采集14点至19点的光能，蓄水球外表面上设置的第一光伏面板能采集6点至19点的光能，并将其转换为电能，通过上述设置可使本实用新型采集白天的全部光能，提高能量利用效率。

通过光伏面板、风力发电机、水力发电机的结合，可降低了由于风的随机性对电网所带来的影响，既能保证电网正常运行，又提高了系统的稳定性，同时将光、风、水能的结合，在高效采集清洁能源的同时，还大大降低了占地面积，是一种较理想的风力、水力、光伏联合发电装置。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种风力、水力、光伏联合发电装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的风力收集口与第二光伏面板的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种风力、水力、光伏联合发电装置的正视图；

图4为本实用新型实施例提供的一种风力、水力、光伏联合发电装置的水力发电机放大示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种风力、水力、光伏联合发电装置的风力发电机结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的风力发电机与导风墙俯视图；

图7为本实用新型实施例提供的发电控制框图；

图8为本实用新型实施例提供的阀门控制框图。

图中，1为蓄水球，2为蓄水池，3为抽水泵，4为蓄电池，5为风力发电机， 6为喇叭型导风墙，7为漏斗，8为阀门，9为风光互补控制器，10为水力发电机，11为抽水管，12为风力桨叶，13为平衡臂，14为底座，15为转子，16为转轴，17为水轮桨叶，18为水力发电机支撑横梁，19为风力发电机支撑横梁，20为地面，21为水力发电机底座，22为外柱，23为内柱，24为方形导风墙口， 25为排水管，26为风力收集口，27为第一光伏面板，28为第二光伏面板，29 为水位传感器，30为环境控制器。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所有实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1至图8所示，一种风力、水力、光伏联合发电装置，包括柱体，所述柱体包括内柱23与外柱22，所述柱体顶端设有蓄水球1，蓄水球1及柱体顶部外表面设有第一光伏面板27，内柱23外表面四周从上至下依次设有多个风力收集口26，设于四周的风力收集口26能收集不同方向的风能，而内柱23与外柱22间对应设有与每个风力收集口26连接的喇叭型导风墙6，每个喇叭型导风墙6内壁上设有第二光伏面板28，第二光伏面板28通过导线与对应的风光互补控制器9电相连，而第一光伏面板27数量为一个，可与任一风光互补控制器9 电相连，而风光互补控制器9通过导线与对应的蓄电池4电相连，蓄电池4能存储第一光伏面板27、第二光伏面板28输出的电能，而风光互补控制器9能实现对第一光伏面板27、第二光伏面板28输出电能的管理，其中一侧喇叭型导风墙6上的第二光伏面板28能采集早上6点-11点的光能，并将该光能转换为电能，而另一侧喇叭型导风墙6上的第二光伏面板28能采集14点至19点的光能，蓄水球1及柱体顶部外表面上设置的第一光伏面板27能采集6点至19点的光能，并将其转换为电能，通过上述设置可使本实用新型采集白天的全部光能，提高能量利用效率。

具体的，风光互补控制器9可选型JNW2430，能对第一光伏面板27、第二光伏面板28以及蓄电池4的工作过程进行保护，同时风光互补控制器9设置于内柱23内部，同时内柱23内部设有环境控制器30、发电装置和抽水装置，其中环境控制器30可取蓄水球1进水口通过抽水装置与位于柱体底部的蓄水池2 相连，抽水装置包括抽水泵3与抽水管11，抽水泵3设于蓄水池2内，抽水泵 3能将低处蓄水池2内的水抽取至高处的蓄水球1中，蓄水球1内设有水位传感器29，能对蓄水球1内水位进行监控，而发电装置包括风力发电机5与水力发电机10，所述风力发电机5与水力发电机10数量均为多个，所述风力发电机5 通过导线与风光互补控制器9电相连，风光互补控制器9在实现对第一光伏面板27、第二光伏面板28所输出电能的管理时，还能同时实现对风力发电机5所输出电能的管理，风力发电机5所输出的电能通过导线传输至蓄电池4中进行储存。

在本实用新型的一个优选实施例中，风光互补控制器9、风力发电机5、蓄电池4、第二光伏面板28的数量均为若干个，每个风光互补控制器9分别与对应的风力发电机5、第二光伏面板28电相连，而第一光伏面板27与其中一个风光互补控制器9电相连，同时风光互补控制器9还与对应的蓄电池4电相连。

蓄电池4可为抽水泵3供电，蓄水球1内设有水位传感器29，水位传感器可选型TSM-01L型，所述水位传感器29与环境控制器30通过导线相连，环境控制器30可选型TMS32C6747型控制器，水位传感器29能对蓄水球1内的水位进行监控，蓄水球1出水口处设有漏斗7与阀门8，阀门8与环境控制器30信号相连，环境控制器30能根据水位传感器29的信号控制阀门8开启\/关闭，漏斗7具有收集、汇聚水流的功能，阀门8下方设有排水管25和多部水力发电机10，多部水力发电机10沿排水管25竖直排列。在使用过程中，蓄水球1中的水从漏斗处流出，并沿输水管向下流动冲刷水力发电机进行发电，而水力发电机10的电流输出端与外柱22上的电源输出口电性相连，通过外柱22上的电源输出口可向外界输出电能。

具体的，所述水力发电机10包括水轮桨叶17、水力发电机底座21、水力发电机支撑横梁18，所述水力发电机底座21安放于水力发电机支撑横梁18上，排水管25水流方向与水力发电机的水轮桨叶17垂直。优选的，可根据需要增加水力发电机10的数量。

具体的，所述风力发电机5包括转轴16、两片风力桨叶12、转子15、平衡臂13、风力发电机底座14、风力发电机支撑横梁19，所述风力桨叶12与转轴 16相连，所述转子15垂直嵌套于转轴16顶端，所述转轴16末端与风力发电机底座14相连，所述风力发电机底座14安放于风力发电机支撑横梁19上，所述转子15与平衡臂13下端垂直相连，所述平衡臂13上端放置蓄电池4，能存储风力发电机5以及第一光伏面板27、第二光伏面板28所产生的电能。

具体的，喇叭型导风墙6具有集能效果，即使一级风也能使风力发电机5 正常发电，提高风力发电机5在发电过程中的能效，同时在外柱22外表面四周设置有多个方形导风墙口24，方形导风墙口24拥有更强的导风效果，多个风力收集口26内对应设有多个同型号的风力发电机5，所述风力发电机5竖直排列，每台风力发电机5的平衡臂13上均设有蓄电池4，蓄电池4数量与风力发电机 5数量一致，且风力发电机5与风光互补控制器9一一对应电信相连，而风光互补控制器9与蓄电池4一一对应电性相连，风力发电机5所产生的电能在风光互补控制器9的管理下被存储至蓄电池4内，每台蓄电池4均能对抽水泵3轮流供电，当一台蓄电池4存储的电能用完时，自动切换到下一台蓄电池4对抽水泵3供电。优选的，可根据需要增加风力发电机5及对应的蓄电池4数量。

工作时，通过第一光伏面板27、第二光伏面板28采集光能并将光能转换为电能，通过多个风力发电机5采集风能并将风能转换为电能，并在风光互补控制器9的管理下，将所获得的电能存储至对应的蓄电池4内，由多个蓄电池4 轮流对抽水泵3供电，抽水泵3可将蓄水池2内的水抽取至蓄水球1中存储，蓄水球1中的水流经漏斗7收集、汇聚后由高处向下带动多个水力发电机10发电，并通过电源输出端向外界输出稳定的交流电，流经水力发电机10的水流通过排水管25重新流回蓄水池2中。

由以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。

设计图

一种风力、水力、光伏联合发电装置论文和设计

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