[发明专利]一种复合协同的发电装置、控制方法及控制系统

说明书

本发明提供了一种复合协同的发电装置、控制方法及控制系统，涉及新能源设备领域，包括光伏装置，垂直轴风力机以及塔筒，塔筒内设有主轴，侧边设有驱动电机，垂直轴风力机包括升力型叶片，叶片支架，转动轴以及永磁发电机，光伏装置包括光伏阵列以及光伏底座，光伏阵列的非对光侧倾斜设有安装护板，光伏阵列与光伏底座之间设有导流板。本申请通过多个共用结构件实现总体结构的紧凑和成本的降低。该装置白天以光伏发电为主、可实现“光伏+风电”模式运行，实现该装置最大发电功率。夜间该装置切换到“风电”模式下运行。当垂直轴风力机超过额定风速后，该装置可以减少风能捕获，借助电磁刹车器减速直至刹车停机。

技术领域

本发明涉及新能源设备领域，尤其涉及一种复合协同的发电装置、控制方法及控制系统。

背景技术

能源是社会经济发展基本要素，传统化石能源发电在碳达峰和碳中和背景下正在不断被低碳发电技术取代。风电、光伏发电在迅猛发展，各类风电和光伏发电技术层出不穷，针对特定的应用场景，尚有需要更好的新能源技术需求待开发。

风光互补发电系统在分布式发电领域，在风资源比较丰富地区，尽管已有各种类型风光互补技术应用，但目前技术仍然有某些不足，高度集成、灵活安装、高效率风光互补发电技术应该更具有意义。

传统风光互补发电装置的太阳能电池板都是采用固定安装，不能随着日出日落变化而灵活移动，不能充分利用太阳能。对于普通垂直轴风力机，其风能利用率有待提升。因此设计一种复合协同的发电装置，控制方法及控制系统，成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种复合协同的发电装置、控制方法及控制系统。

本发明是通过以下技术方案予以实现：一种复合协同的发电装置，其特征在于，包括光伏装置，垂直轴风力机以及与地面固连的塔筒，所述塔筒内设有与其转动连接的主轴，侧边设有驱动电机，所述主轴上设有第一转动齿轮，所述驱动电机的输出端设有与第一转动齿轮相啮合的第一传动齿轮，所述主轴的顶端固接有用于设置垂直轴风力机的主机座，所述主机座的顶面固设有支撑立柱，所述支撑立柱与主轴均位于主机座的中心轴线上，所述垂直轴风力机设有两组，对称安装在支撑立柱的两侧，包括升力型叶片，叶片支架，转动轴以及永磁发电机，所述升力型叶片通过叶片支架与转动轴固定安装，所述永磁发电机固设在主机座的底面，所述永磁发电机的输出端设有第二传动齿轮，所述第二传动齿轮上啮合有第二转动齿轮，所述转动轴的底端穿过主机座的表面与第二转动齿轮相连，所述光伏装置包括光伏阵列以及用于安装光伏阵列的光伏底座，所述光伏阵列的非对光侧倾斜设有安装护板，所述光伏阵列与光伏底座之间设有导流板，所述光伏底座的底面与支撑立柱的顶面相连，主轴的底部通过轴承与塔筒的内部相配合，转动轴的端部通过轴承室分别与光伏底座和主机座相连。

根据上述技术方案，优选地，垂直轴风力机之间的轴心距大于等于1.1倍的垂直轴风力机直径。

根据上述技术方案，优选地，第一转动齿轮和第二转动齿轮上均设有电磁刹车器，第一转动齿轮的下方设有旋转刹车限位器。

根据上述技术方案，优选地，塔筒的中下部固设有电控系统柜。

一种复合协同发电装置控制方法，包括以下步骤：

S1：根据日出、日落的时间对发电装置的方向进行控制；

S2：通过“时间步长/度”法优化跟踪控制；

S3：测量永磁发电机的空载电压，计算风速；

S4：若风速超过额定风速，减少风能捕获，极端风况下，借助电磁刹车器减速，直至刹车停机；若未超过额定风速，在两组垂直轴风力机对风状态下，保持其按最佳叶尖速比范围工作。

根据上述技术方案，优选地，S2中具体包括：