一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统的制作方法

本技术涉及风光互补，尤其涉及一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统。

背景技术：

1、近年来，在可再生能源技术持续迭代升级驱动下，风力发电作为低碳能源体系的核心组成部分，其行业规模与装机容量实现快速增长，已成为全球能源结构转型的重要支撑。

2、然而，风能本质上属于间歇性能源，其资源禀赋具有显著的时空异质性特征：从时间维度看，风速会随日内时段交替、季节周期性更替发生动态波动；从地域维度看，风速受地形地貌（如平原、山地、沿海）、气候带差异影响呈现明显地域分化。这种时空异质性直接导致风力发电设备仅能在特定风速区间（通常为3-25m/s）内实现额定发电效率，无法持续处于理想运行状态。

3、风能的间歇性进一步引发风力发电输出功率的剧烈波动，即当风速偏离额定区间时，发电功率会随风速变化呈非线性波动，使得电网接收的电能存在显著不确定性。当风力发电大规模接入公共电网时，其输出功率的随机性与波动性会直接冲击电网的频率稳定与电压质量。

技术实现思路

1、本实用新型的目的是提供一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，解决上述技术问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供了一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，包括由预埋于地面上的塔筒和设置于塔筒顶端的风力发电组件组成的风力发电设备，塔筒的外圆周侧粘贴有呈环形布置的多组轻质光伏组件，地面上且围绕塔筒中心布置有至少一圈环形聚光阵，用于将光能聚焦至轻质光伏组件上，轻质光伏组件经光伏汇流箱与风光互补控制器的输入端电性连接，风光互补控制器的输入端还与风力发电组件电性连接，风光互补控制器的输出端分别与储能变流器和电网电性连接。

3、优选的，环形聚光阵由呈环形均匀布置的多个聚光组件构成，聚光组件包括固定于地面上的支撑架、一体成型设置于支撑架面向塔筒一侧的安装块、可调角度设置于安装块上的弧形安装板以及固定于弧形安装板上的聚光镜，聚光镜为凹透镜，且凹透镜内表面与弧形安装板外表面贴合。

4、优选的，安装块上开设有呈弧形布置的多个定位孔或者弧形定位孔；弧形安装板的外表面且对应安装块的位置固定有角度调节板，定位螺钉穿过角度调节板后与安装块定位孔或者弧形定位孔定位连接。

5、优选的，支撑架的顶端还一体成型有固定板，固定板上开设有固定孔，固定螺钉穿过多个弧形连接板或者环形连接板后与位于同一圈的多个聚光组件的固定板上的固定孔定位连接，以形成单圈环形聚光阵。

6、优选的，轻质光伏组件与塔筒外壁之间经固定胶粘接有第一保温层，塔筒内壁固定有第二保温层，第一保温层和第二保温层内均设置有螺旋换热管，螺旋换热管的进口端和出口端分别经回水汇流管和出水汇流管汇流后与余热回收设备连通，其中，回水汇流管上依次设置有电动三通阀和第一循环泵，出水汇流管上设置有电动三通阀。

7、优选的，余热回收设备包括蓄热水箱、换热器和用户端，蓄热水箱的换热盘管的换热进口端与电动三通阀的长通出口端连通，换热盘管的换热出口端与回水汇流管的进口端连通；

8、蓄热水箱的循环出口和循环入口经循环管路分别与换热器的换热入口端和换热出口端连通，换热器的循环出口端和循环进口端经供能管路分别与用户端的供能进口端和供能出口端连通，供能管路和循环管路上依次设置有第二循环泵和第三循环泵。

9、优选的，两根螺旋换热管的出口端与换热盘管的换热进口端之间以及两根螺旋换热管的进口端与换热盘管的换热出口端之间均设置有电动三通阀，两个电动三通阀旁路经补能管路与补能设备连通。

10、优选的，补能设备包括依次设置于补能管路上的第四循环泵、热泵机组和太阳能集热器。

11、优选的，螺旋换热管的进口端和出口端以及蓄热水箱的内部均设置有温度传感器，温度传感器与总控器的输入端信号连接，总控器的输出端分别与热泵机组、电动三通阀、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵和第四循环泵电性连接，总控器的输入端还与太阳能集热器内设置的水温水位传感器信号连接。

12、因此，本实用新型采用上述一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，具有的有益效果为：

13、1、提升土地利用效率与单位土地能源产出：在风力发电塔筒外表面安装轻质光伏组件，无需新增土地占用，实现 “一地两用”；同时通过塔筒底部周围多圈布置的聚光镜组成的环形聚光阵，定向提升轻质光伏组件受光密度，弥补单个塔筒光伏装机容量较小的局限，大幅提高光伏发电总量，显著提升单位土地的能源产出效率；

14、2、通过“风力发电+塔筒光伏”的风光互补模式，结合聚光镜对光伏电量的增效作用，可有效平衡风能间歇性、波动性带来的能源输出不稳定问题，平滑整体系统的能源输出波动，减少对电网频率、电压的冲击，提升供电可靠性，降低大规模风电接入电网的稳定运行压力；

15、3、实现光伏余热回收利用，提升能源综合效率：光伏组件发电过程中产生的热能，可通过塔筒内外布置的保温层内嵌的两根螺旋换热管高效回收至蓄热水箱；蓄热水箱中的热量再经换热器传递至用户端，将原本闲置的光伏余热转化为终端用能（如供暖、生活热水、生产用热等），避免能源浪费，提升系统整体能源综合利用效率；

16、4、多补能系统协同，保障供能稳定性：以太阳能集热器、热泵机组作为蓄热水箱的补能系统：当光伏余热不足（如阴天、夜间）时，太阳能集热器可吸收太阳辐射能补充热量；当无太阳辐射或负荷热需求激增时，热泵机组可从环境中吸热补能；二者协同确保蓄热水箱热量充足，避免向用户端供能中断，保障热供应稳定性。

17、下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

1.一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，包括由预埋于地面上的塔筒和设置于塔筒顶端的风力发电组件组成的风力发电设备，其特征在于：塔筒的外圆周侧粘贴有呈环形布置的多组轻质光伏组件，地面上且围绕塔筒中心布置有至少一圈环形聚光阵，用于将光能聚焦至轻质光伏组件上，轻质光伏组件经光伏汇流箱与风光互补控制器的输入端电性连接，风光互补控制器的输入端还与风力发电组件电性连接，风光互补控制器的输出端分别与储能变流器和电网电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：环形聚光阵由呈环形均匀布置的多个聚光组件构成，聚光组件包括固定于地面上的支撑架、一体成型设置于支撑架面向塔筒一侧的安装块、可调角度设置于安装块上的弧形安装板以及固定于弧形安装板上的聚光镜，聚光镜为凹透镜，且凹透镜内表面与弧形安装板外表面贴合。

3.根据权利要求2所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：安装块上开设有呈弧形布置的多个定位孔或者弧形定位孔；弧形安装板的外表面且对应安装块的位置固定有角度调节板，定位螺钉穿过角度调节板后与安装块定位孔或者弧形定位孔定位连接。

4.根据权利要求2所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：支撑架的顶端还一体成型有固定板，固定板上开设有固定孔，固定螺钉穿过多个弧形连接板或者环形连接板后与位于同一圈的多个聚光组件的固定板上的固定孔定位连接，以形成单圈环形聚光阵。

5.根据权利要求1所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：轻质光伏组件与塔筒外壁之间经固定胶粘接有第一保温层，塔筒内壁固定有第二保温层，第一保温层和第二保温层内均设置有螺旋换热管，螺旋换热管的进口端和出口端分别经回水汇流管和出水汇流管汇流后与余热回收设备连通，其中，回水汇流管上依次设置有电动三通阀和第一循环泵，出水汇流管上设置有电动三通阀。

6.根据权利要求5所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：余热回收设备包括蓄热水箱、换热器和用户端，蓄热水箱的换热盘管的换热进口端与电动三通阀的长通出口端连通，换热盘管的换热出口端与回水汇流管的进口端连通；

7.根据权利要求6所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：两根螺旋换热管的出口端与换热盘管的换热进口端之间以及两根螺旋换热管的进口端与换热盘管的换热出口端之间均设置有电动三通阀，两个电动三通阀旁路经补能管路与补能设备连通。

8.根据权利要求7所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：补能设备包括依次设置于补能管路上的第四循环泵、热泵机组和太阳能集热器。

9.根据权利要求8所述的一种塔筒集成聚光光伏的风光互补供能系统，其特征在于：螺旋换热管的进口端和出口端以及蓄热水箱的内部均设置有温度传感器，温度传感器与总控器的输入端信号连接，总控器的输出端分别与热泵机组、电动三通阀、第一循环泵、第二循环泵、第三循环泵和第四循环泵电性连接，总控器的输入端还与太阳能集热器内设置的水温水位传感器信号连接。