CN202573847U - 一种以钒电池储能的风光互补发电拖车 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于混合供电技术领域，具体涉及一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，包括拖车箱体，所述拖车箱体外表面上设置有太阳能电池板，拖车箱体上还设置有垂直轴风力发电机，拖车箱体内设置有钒电池储能装置，太阳能电池板和垂直轴风力发电机均与钒电池储能装置连接，所述拖车箱体下部设置有拖车轮。本实用新型的优点在于：绿色环保，不用牵拉电线，不受固定地点的制约，能快速移动到急需用电的地点，可作为抢险救灾的应急电源，也可作为部队边防哨所、地质勘探和野外科学考察工作站及其它边远无电地区的流动发电站。采用先进、大容量的液流钒电池储能，克服了多块蓄电池串并联组合储能不容易匹配，寿命缺短的缺陷。

Description

一种以钒电池储能的风光互补发电拖车
技术领域
本实用新型属于混合供电技术领域，具体涉及一种以钒电池储能的风光互补发电拖车。
背景技术
随着低碳经济的发展，开发绿色环保的新型能源越来越重要，在新能源方面，风能、太阳能得到广泛的应用。现有的风力发电、太阳能发电或风力、太阳能组合发电都是固定的，不能移动，急需用电的地方，电源输出需架设输电线路，费时费力，十分不便。现有的风能、太阳能或风光互补独立发电***，多采用铅酸电池储能，而铅酸电池储能，使用的寿命短，一般3至5年就报废，如要继续使用，就要拆下旧的换上新的蓄电池，才能保证发电***正常工作，浪费人力物力及财力。而液流钒电池使用寿命可达20年以上，是铅酸蓄电池的5-6倍，使用寿命长。现有的垂直轴风力发电机杆高度都是固定的，不能调节高度，在特殊需要的环境下使用受到限制。
如专利申请号为CN201010118870.0，申请日为2010-3-2，名称为“风光互补型太阳能供电***”的发明专利，其技术方案为包括：太阳能电池板、风机***、太阳能控制器、蓄电池；所述风机***包括风力发电机、将所述风力发电机输出的交流电整理为直流电的风机控制器；所述太阳能控制器分别与所述太阳能电池板、蓄电池连接，用于控制所述太阳能电池板的发电状态、蓄电池的充电和放电、风光互补型太阳能供电***为负载供电的回路的开启和关闭、采集蓄电池电压、电流；其特征在于：还包括连接所述风机控制器和太阳能控制器的风机输入板；所述风机输入板用于当风机控制器输出电压低于蓄电池电压时自动切断所述风力发电机的电流回路。
上述专利的风光互补供电***，其蓄电池是采用一般的铅蓄电池，储能不高并且污染较大，并且其供电***为固定安装无法移动，不能满足在野外或者恶劣条件下的储能用电要求。
再如专利申请号为CN201010004780.9，申请日为2010-1-10，名称为“一种风能与太阳能互补电动汽车”的发明专利，其技术方案为：一种风能与太阳能互补电动汽车，包括风能发电机与充电蓄电池，还包括一带太阳能板的太阳能供电装置，该太阳能供电装置中的太阳能电池与风能与太阳能互补蓄电池连接，该风能与太阳能互补蓄电池还与所述风能发电机连接，所述风能与太阳能互补蓄电池连接蓄电池充电与供电程控装置，该蓄电池充电与供电程控装置又与充电蓄电池电连接，太阳能供电装置与风能发电机设置在同一可伸缩杆上并可收藏埋置于电动汽车的车身中。
上述专利虽然实现了互补装置的移动，但是其整体功率小、成本过高，并且由于蓄电池的局限性，大大限制了其储能的效率。
发明内容
为了克服现有风光互补移动装置存在的蓄电池是采用一般的铅蓄电池，储能不高并且污染较大，并且其供电***为固定安装无法移动，不能满足在野外或者恶劣条件下的储能用电要求，或者虽然实现了互补装置的移动，但是整体功率小、成本过高的问题，现在特别提出一种利用钒电池作为蓄电池、整体功率大、并且易用移动、成本投入低的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车。
为实现上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：
一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，包括拖车箱体，其特征在于：所述拖车箱体外表面上设置有太阳能电池板，拖车箱体上还设置有垂直轴风力发电机，拖车箱体内设置有钒电池储能装置，太阳能电池板和垂直轴风力发电机均与钒电池储能装置连接，所述拖车箱体下部设置有拖车轮。
所述钒电池储能装置包括风电汇流箱、光电汇流箱、液流钒电池、控制器柜和逆变器；液流钒电池包括钒电池电堆、正极电解液罐、负极电解液罐及分别与两电解液罐连接的两循环泵；垂直轴风力发电机通过风电汇流箱、控制器柜与钒电池电堆连接；太阳能电池板通过光电汇流箱、控制器柜与钒电池电堆连接，钒电池电堆连接到直流负载并与输出交流电的逆变器连接，逆变器连接交流负载及钒电池循环泵。
所述电堆的额定功率为15-25KW，正、负电解液罐内分别装有正、负钒电解液，液流钒电池的储电能容量为60V、140-180KAh。
所述垂直轴风力发电机包括风轮和安装风轮的支撑杆，支撑杆下端安装有升降机构，所述升降机构包括转动手柄、齿轮、棘轮、轴承座、棘爪、齿条轴、齿条轴套，转动手柄连接齿轮，齿轮与齿条轴啮合，齿轮和棘轮连接，棘爪与棘轮相匹配，所述齿条轴套上设置有升降锁紧机构。
所述拖车箱体下方设置有拖车轴，拖车轴两端设置有拖车轮。
所述垂直轴风力发电机额定功率为1500-2500W，风轮的直径2-2.4m。
所述垂直轴风力发电机数量为4个，4个垂直轴风力发电机均匀分布在拖车箱体的顶棚上。
所述的太阳能电池板额定功率160-200Wp。
所述太阳能电池板数量为48块。
所述拖车箱体长14-18M，宽2-2.4M，高1.5-2M。
本实用新型的优点在于：
1、一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，绿色环保，不用牵拉电线，不受固定地点的制约，能快速移动到急需用电的地点，可作为抢险救灾的应急电源，也可作为部队边防哨所、地质勘探和野外科学考察工作站及其它边远无电地区的流动发电站。
2、本实用新型采用垂直轴风力发电机，具有起动风速小，振动、噪音小、易维修、寿命长等优点，在无风的情况下，拖车在行驶中也能产生电流给钒电池充电。
3、本实用新型采用风光互补，利用太阳能和风能的互补性，不受季节和天气的影响，夏天太阳照射强，冬天风力较大，晴天光照强，阴雨天风力较大；夜间和阴雨天无阳光时由风能发电，晴天由太阳能发电，在既有风又有太阳的情况下两者同时发挥作用，通过太阳能和风能发电设备集成***供电，实现了全天候的发电功能，比单用风机和太阳能更经济、科学、实用。 
4、本实用新型采用先进、大容量的液流钒电池储能，克服了多块蓄电池串并联组合储能不容易匹配，寿命缺短的缺陷。它在***中同时起到能量调节和平衡负载两大作用。它将风力发电***和光伏发电***输出的电能转化为化学能储存起来，在供电不足时，钒电池又将存储在电解液中的能量转换为电能，供负载使用。
5、本实用新型采用垂直轴风力发电机升降机构，使风力发电机的高度可根据需要调整，升高和降低的操作十分方便。
6、本实用新型采用高智能化的控制器柜，能根据日照强度、风力大小及负载的变化，不断对液流钒电池组的工作状态进行切换和调节：一方面把调整后的电能直接送往直流或交流负载。另一方面把多余的电能送往钒电池电解液中存储起来。发电量不能满足负载需要时，控制器柜再把钒电池的电能送往负载，保证了整个***工作的连续性和稳定性。
附图说明
图1是本实用新型主视示意图。
图2是本实用新型左视示意图。
图3是本实用新型右视示意图。
图4是垂直轴风力发电机升降装置结构示意图
图5是本实用新型电路连接结构示意图。
附图中：垂直轴风力发电机1，升降机构2，太阳能电池板3，升降锁紧机构4，齿条轴5，正极电解液罐6，钒电池电堆7，负极电解液罐8，循环泵9，拖车轮10，逆变器11，控制器柜12，光电汇流箱13，风电汇流箱14，拖车箱体15，拖车轴16，转动手柄17，齿轮18，棘轮19，轴承座20，棘爪21，齿条轴套22，直流负载23，交流负载24。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，一种以钒电池储能的风光互补发电拖车由拖车箱体15、垂直轴风力发电机1、及升降机构2，太阳能电池板3，液流钒电池及控制器柜12和逆变器11等几部分组成。垂直轴风力发电机1通过风电汇流箱14、控制器柜12与液流钒电池电堆7连接；太阳能电池板3组件通过光电汇流箱13、控制器柜12与液流钒电池电堆连接；液流钒电池电堆7连接到直流负载23并与可输出交流电的逆变器11连接，逆变器11连接交流负载24及钒电池循环泵9。
如图5所示，在白天有太阳和风的情况下，风力使垂直轴风力发电机1转动发电，输出的电流经风电汇流箱14、控制器柜12向液流钒电池充电；与此同时，太阳能电池板3利用太阳辐射产生的电流经光电汇流箱13、控制器柜12向液流钒电池充电；垂直风力发电机组和太阳能电池板3组件联合经控制器柜12向液流钒电池充电，液流钒电池一方面向直流负载23供电，另一方面通过逆变器11将直流电转换为交流电对交流负载24进行供电。
如图1、2、4所示，在白天有太阳的情况下，太阳能电池板3利用光伏效应将光能转换为电能，经光电汇流箱13、控制器柜12单独向液流钒电池充电，经过逆变器11对负载供电；在夜晚或阴天有风的情况下，通过垂直风力发电机将机械能转换为电能，经风电汇流箱14、控制器柜12对液流钒电池单独充电，再通过逆变器11对负载供电，拖车在行驶的过程中也可使垂直风力发电机转动发电，为负载提供电源。
如图1、2、4所示，打开升降锁紧机构4，转动手柄17带动齿轮18转动，齿轮18转动使齿条轴5上升，从而使风力发电机上升。齿轮18和棘轮19连接，齿轮18转动的同时带动棘轮19一起转动，等齿条轴5上升到所需要的高度时，再通过棘爪21锁住棘轮19使齿条轴5固定如图4，然后锁紧齿条轴套22的升降锁紧机构4如图2，固定风机高度。要使风机下降高度，只需松开棘爪21，反向转动手柄17，到齿条轴5下降到需要的高度时，再锁住棘爪21如图4，然后再锁紧齿条轴套22的升降锁紧机构4如图2，固定风机。
实施例2
一种以钒电池储能的风光互补发电拖车包括拖车箱体15，所述拖车箱体15外表面上设置有太阳能电池板3，拖车箱体15上还设置有垂直轴风力发电机1，拖车箱体15内设置有钒电池储能装置，太阳能电池板3和垂直轴风力发电机1均与钒电池储能装置连接，所述拖车箱体15下部设置有拖车轮10。钒电池储能装置包括风电汇流箱14、光电汇流箱13、液流钒电池、控制器柜12和逆变器11；液流钒电池包括钒电池电堆7、正极电解液罐6、负极电解液罐8及分别与两电解液罐连接的两循环泵；垂直轴风力发电机1通过风电汇流箱14、控制器柜12与钒电池电堆7连接；太阳能电池板3通过光电汇流箱13、控制器柜12与钒电池电堆7连接，钒电池电堆7连接到直流负载23并与输出交流电的逆变器11连接，逆变器11连接交流负载24及钒电池循环泵9。电堆的额定功率为25KW，正、负电解液罐内分别装有正、负钒电解液，液流钒电池的储电能容量为60V、140KAh。垂直轴风力发电机1包括风轮和安装风轮的支撑杆，支撑杆下端安装有升降机构2，所述升降机构2包括转动手柄17、齿轮18、棘轮19、轴承座20、棘爪21、齿条轴5、齿条轴套22，转动手柄17连接齿轮18，齿轮18与齿条轴5啮合，齿轮18和棘轮19连接，棘爪21与棘轮19相匹配，所述齿条轴套22上设置有升降锁紧机构4。拖车箱体15下方设置有拖车轴16，拖车轴16两端设置有拖车轮10。垂直轴风力发电机1额定功率为2500W，风轮的直径2m。垂直轴风力发电机1数量为4个，4个垂直轴风力发电机1均匀分布在拖车箱体15的顶棚上。太阳能电池板3额定功率200Wp。太阳能电池板3数量为48块。拖车箱体15长14M，宽2.4M，高1.5M。
实施例3
一种以钒电池储能的风光互补发电拖车包括拖车箱体15，所述拖车箱体15外表面上设置有太阳能电池板3，拖车箱体15上还设置有垂直轴风力发电机1，拖车箱体15内设置有钒电池储能装置，太阳能电池板3和垂直轴风力发电机1均与钒电池储能装置连接，所述拖车箱体15下部设置有拖车轮10。钒电池储能装置包括风电汇流箱14、光电汇流箱13、液流钒电池、控制器柜12和逆变器11；液流钒电池包括钒电池电堆7、正极电解液罐6、负极电解液罐8及分别与两电解液罐连接的两循环泵；垂直轴风力发电机1通过风电汇流箱14、控制器柜12与钒电池电堆7连接；太阳能电池板3通过光电汇流箱13、控制器柜12与钒电池电堆7连接，钒电池电堆7连接到直流负载23并与输出交流电的逆变器11连接，逆变器11连接交流负载24及钒电池循环泵9。电堆的额定功率为15KW，正、负电解液罐内分别装有正、负钒电解液，液流钒电池的储电能容量为60V、180KAh。垂直轴风力发电机1包括风轮和安装风轮的支撑杆，支撑杆下端安装有升降机构2，所述升降机构2包括转动手柄17、齿轮18、棘轮19、轴承座20、棘爪21、齿条轴5、齿条轴套22，转动手柄17连接齿轮18，齿轮18与齿条轴5啮合，齿轮18和棘轮19连接，棘爪21与棘轮19相匹配，所述齿条轴套22上设置有升降锁紧机构4。拖车箱体15下方设置有拖车轴16，拖车轴16两端设置有拖车轮10。垂直轴风力发电机1额定功率为1500W，风轮的直径2.2m。垂直轴风力发电机1数量为4个，4个垂直轴风力发电机1均匀分布在拖车箱体15的顶棚上。太阳能电池板3额定功率160Wp。太阳能电池板3数量为48块。拖车箱体15长18M，宽2M，高2M。
实施例4
一种以钒电池储能的风光互补发电拖车包括拖车箱体15，所述拖车箱体15外表面上设置有太阳能电池板3，拖车箱体15上还设置有垂直轴风力发电机1，拖车箱体15内设置有钒电池储能装置，太阳能电池板3和垂直轴风力发电机1均与钒电池储能装置连接，所述拖车箱体15下部设置有拖车轮10。钒电池储能装置包括风电汇流箱14、光电汇流箱13、液流钒电池、控制器柜12和逆变器11；液流钒电池包括钒电池电堆7、正极电解液罐6、负极电解液罐8及分别与两电解液罐连接的两循环泵；垂直轴风力发电机1通过风电汇流箱14、控制器柜12与钒电池电堆7连接；太阳能电池板3通过光电汇流箱13、控制器柜12与钒电池电堆7连接，钒电池电堆7连接到直流负载23并与输出交流电的逆变器11连接，逆变器11连接交流负载24及钒电池循环泵9。电堆的额定功率为20KW，正、负电解液罐内分别装有正、负钒电解液，液流钒电池的储电能容量为60V、160KAh。垂直轴风力发电机1包括风轮和安装风轮的支撑杆，支撑杆下端安装有升降机构2，所述升降机构2包括转动手柄17、齿轮18、棘轮19、轴承座20、棘爪21、齿条轴5、齿条轴套22，转动手柄17连接齿轮18，齿轮18与齿条轴5啮合，齿轮18和棘轮19连接，棘爪21与棘轮19相匹配，所述齿条轴套22上设置有升降锁紧机构4。拖车箱体15下方设置有拖车轴16，拖车轴16两端设置有拖车轮10。垂直轴风力发电机1额定功率为2000W，风轮的直径2.38m。垂直轴风力发电机1数量为4个，4个垂直轴风力发电机1均匀分布在拖车箱体15的顶棚上。太阳能电池板3额定功率180Wp。太阳能电池板3数量为48块。拖车箱体15长16M，宽2.4M，高1.7M。

Claims (10)

1.一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，包括拖车箱体（15），其特征在于：所述拖车箱体（15）外表面上设置有太阳能电池板（3），拖车箱体（15）上还设置有垂直轴风力发电机（1），拖车箱体（15）内设置有钒电池储能装置，太阳能电池板（3）和垂直轴风力发电机（1）均与钒电池储能装置连接，所述拖车箱体（15）下部设置有拖车轮（10）。
2.根据权利要求1所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述钒电池储能装置包括风电汇流箱（14）、光电汇流箱（13）、液流钒电池、控制器柜（12）和逆变器（11）；液流钒电池包括钒电池电堆（7）、正极电解液罐（6）、负极电解液罐（8）及分别与两电解液罐连接的两循环泵；垂直轴风力发电机（1）通过风电汇流箱（14）、控制器柜（12）与钒电池电堆（7）连接；太阳能电池板（3）通过光电汇流箱（13）、控制器柜（12）与钒电池电堆（7）连接，钒电池电堆（7）连接到直流负载（23）并与输出交流电的逆变器（11）连接，逆变器（11）连接交流负载（24）及钒电池循环泵（9）。
3.根据权利要求2所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述钒电池电堆（7）的额定功率为15-25KW，正、负极电解液罐内分别装有正、负钒电解液，液流钒电池的储电能容量为60V、140-180KAh。
4.根据权利要求1所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述垂直轴风力发电机（1）包括风轮和安装风轮的支撑杆，支撑杆下端安装有升降机构（2），所述升降机构（2）包括转动手柄（17）、齿轮（18）、棘轮（19）、轴承座（20）、棘爪（21）、齿条轴（5）、齿条轴套（22），转动手柄（17）连接齿轮（18），齿轮（18）与齿条轴（5）啮合，齿轮（18）和棘轮（19）连接，棘爪（21）与棘轮（19）相匹配，所述齿条轴套（22）上设置有升降锁紧机构（4）。
5.根据权利要求1所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述拖车箱体（15）下方设置有拖车轴（16），拖车轴（16）两端设置有拖车轮（10）。
6.根据权利要求4所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述垂直轴风力发电机（1）额定功率为1500-2500W，风轮的直径2-2.4m。
7.根据权利要求4所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述垂直轴风力发电机（1）数量为4个，4个垂直轴风力发电机（1）均匀分布在拖车箱体（15）的顶棚上。
8.根据权利要求1所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述的太阳能电池板（3）额定功率160-200Wp。
9.根据权利要求8所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述太阳能电池板（3）数量为48块。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种以钒电池储能的风光互补发电拖车，其特征在于：所述拖车箱体（15）长14-18M，宽2-2.4M，高1.5-2M。
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