一种太阳能与风力发电系统的制作方法

本发明涉及新能源发电，尤其涉及一种太阳能与风力发电系统。

背景技术：

1、太阳能和风能都是可再生能源，可以在减少碳排放、保护环境和实现能源独立方面发挥重要作用。风力发电机的工作原理是利用风的动能将涡轮叶片带动转动，转动的动能通过轴传递到发电机，最终产生电能。风力发电机通常被部署在风资源丰富的地区，如平原、山脊、海岸线等地方，以最大化利用风能资源。

2、中国专利公开号：cn103281008a，公开了一种太阳能风力发电机，为解决现有技术中发电机运转率不高、输出电流不稳定等问题而发明。包括风叶旋转装置、电动机和控制装置；风叶旋转装置包括多个呈径向设置的风叶，风叶顶端分别设置表面镶有太能板的空心球体，空心内设置有重球，太阳能板分别通过导线向电动机供电；控制装置在风力低于风叶旋转装置启动风力时，控制电动机启动带动风叶旋转装置转动，在风力达到风叶旋转装置的启动风力时，控制电动机停止转动。重球增加旋转惯性冲量，太阳能板将太阳能转化为电能为电动机供电，在风力微弱或无风时通过控制装置启动电动机，驱动风叶继续转动，相比静止状态所需启动转矩要小，降低启动风力，增加运转率，降低发电机损害。

3、但是，现有技术中还存在以下问题，

4、现有技术中，未考虑通过太阳能转化成电能调节风力发电机运行稳定性以及发电时太阳能能量是否充足的问题，未根据当前太阳光照强度以及一段时间内的光照强度对太阳能能量作出评估，导致不能对风力发电机运行状态作出有效调整，导致风力发电机稳定性以及发电效率不佳的问题。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种太阳能与风力发电系统，用以克服现有技术中，未考虑通过太阳能转化成电能调节风力发电机运行稳定性以及发电时太阳能能量是否充足的问题，未根据当前太阳光照强度以及一段时间内的光照强度对太阳能能量作出评估，导致不能对风力发电机运行状态做出有效调整，导致风力发电机稳定性以及发电效率不佳的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种太阳能与风力发电系统，包括，

3、能量模块，包括用以将太阳能转换为电能的太阳能面板，用以将风能转化为电能的风力发电机，所述太阳能面板能对风力发电机供电以驱动风力发电机叶片；

4、检测模块，与所述能量模块连接，包括用以获取风力发电机叶片转动速度的转速检测单元，设置于风力发电机上用以获取风力发电机振动信号的振动检测单元，设置于风力发电机的输出电路上用以获取风力发电机输出的电能量的电能检测单元；

5、调控模块，其与所述能量模块以及检测模块连接，包括运行分析单元以及运行调控单元，

6、所述运行分析单元用以根据风力发电机叶片转动速度以及风力发电机输出电能量计算运行表征参量，根据运行表征参量划分风力发电机运行状态；

7、所述运行调控单元用以根据风力发电机运行状态控制能量模块运行，包括，

8、根据风力发电机叶片转动速度结合风力发电机振动信号计算稳定表征参量，根据稳定表征参量判断是否需对风力发电机运行状态进行调节，基于稳定表征参量调整太阳能面板输出能量驱动风力发电机叶片转动速度下降；

9、或，获取风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值，根据太阳光照强度以及当前的光照时间计算太阳能转化表征参量，根据太阳能转化表征参量调整风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值。

10、进一步地，所述运行分析单元根据公式（1）计算运行表征参量，

11、   （1）

12、公式（1）中，w表示运行表征参量，v表示风力发电机叶片转动速度，v0表示预设风力发电机叶片转动速度阈值，e表示风力发电机输出电能量，e0表示预设风力发电机输出电能量阈值。

13、进一步地，所述运行分析单元将运行表征参量与预设运行表征参量对比阈值进行对比，

14、若所述运行表征参量大于预设运行表征参量对比阈值，则运行分析单元划分风力发电机运行状态为高能量输出类别；

15、若所述运行表征参量小于或等于预设运行表征参量对比阈值，则运行分析单元划分风力发电机运行状态为低能量输出类别。

16、进一步地，所述运行调控单元根据风力发电机运行状态控制能量模块运行，其中，

17、若风力发电机运行状态为高能量输出类别，则运行调控单元根据风力发电机叶片转动速度结合风力发电机振动信号计算稳定表征参量，根据稳定表征参量判断是否需对风力发电机运行状态进行调节，基于稳定表征参量调整太阳能面板输出能量驱动风力发电机叶片转动速度下降；

18、若风力发电机运行状态为低能量输出类别，则运行调控单元获取风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值，根据太阳光照强度以及当前的光照时间计算太阳能转化表征参量，根据太阳能转化表征参量调整风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值。

19、进一步地，所述运行调控单元根据公式（2）计算稳定表征参量，

20、   （2）

21、公式（2）中，d表示稳定表征参量，v表示风力发电机叶片转动速度，v0表示预设风力发电机叶片转动速度阈值，f表示风力发电机振动信号幅值，f0表示预设风力发电机振动信号幅值阈值。

22、进一步地，所述运行调控单元将稳定表征参量与预设稳定表征参量对比阈值进行对比，

23、若所述稳定表征参量大于预设稳定表征参量对比阈值，则运行调控单元判断需对风力发电机运行状态进行调节。

24、进一步地，所述运行调控单元基于稳定表征参量调整太阳能面板输出能量，其中，稳定表征参量与太阳能面板输出能量呈正相关。

25、进一步地，所述运行调控单元根据公式（3）计算太阳能转化表征参量，

26、   （3）

27、公式（3）中，x表示太阳能转化表征参量，i表示光照强度，i0表示预设光照强度阈值，t表示光照时间差值，t0表示预设光照时间差值阈值。

28、进一步地，所述运行调控单元根据太阳能转化表征参量调整风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值，其中，

29、太阳能转化表征参量与风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值呈负相关。

30、进一步地，所述调控模块还包括显示单元，用以显示风力发电机运行状态。

31、与现有技术相比，本发明包括太阳能面板以及风力发电机，检测模块获取风力发电机叶片转动速度，风力发电机振动信号，风力发电机输出的电能量，运行分析单元计算运行表征参量，划分风力发电机运行状态，运行调控单元根据风力发电机叶片转速结合风力发电机振动信号计算稳定表征参量，判断是否需对风力发电机运行状态进行调节，或，获取风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值，计算太阳能转化表征参量，调整风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值，本发明考虑太阳能吸收情况，对风力发电机运行状态作出调整，有效提高风力发电机的稳定性以及发电效率。

32、尤其，本发明运行分析单元根据风力发电机叶片转动速度以及风力发电机输出电能量计算运行表征参量，风力发电机叶片转动速度与风力发电机输出电能量是评估风力发电机运行状态的重要影响参数，在一般情况下，风力发电机叶片转动速度以及风力发电机输出电能量与风力发电机发电效率正相关，通过获取风力发电机叶片转动速度以及风力发电机输出电能量可以对风力发电机运行状态作出一定表征，为后续提供数据支持。

33、尤其，本发明运行调控单元根据风力发电机叶片转动速度结合风力发电机振动信号计算稳定表征参量，风力发电机叶片转动速度以及风力发电机振动信号的幅值是易获取且能较为准确的表征风力发电机运行是否风力发电机叶片转动速度过快导致运行不稳定，运行效率下降的参数，风力发电机叶片转动速度过快，风力发电机振动信号幅值较大时，可以一定程度上表征当前风力发电机运行状态欠佳，此时风力发电机的发电效率不会随风力发电机叶片转动速度的增长而增大，通过计算稳定表征参量可以可靠的表征风力发电机运行偏离稳定程度，从而对风力发电机的叶片转动速度做出调整，提高风力发电机的稳定性以及发电效率。

34、尤其，本发明运行调控单元根据太阳光照强度以及光照的时间计算太阳能转化表征参量，太阳光照强度可以表征当前太阳能吸收状态，而当前的光照时间可以表征太阳能在一段时间内的吸收状态，若当前所处的光照时间为一天的下午，即使当前的光照强度较大，太阳能在此后的一段时间内能够获取的太阳能能量会由于光照强度不断变小而变小，通过计算太阳能转化表征参量不仅可以考虑当前太阳能吸收状态，且考虑未来一段时间内太阳能吸收状态，从而为后续对风力发电机叶片转速的调控作出数据支持，提升风力发电机运行稳定性。

35、尤其，本发明运行调控单元根据太阳能转化表征参量调整风力发电机叶片转动速度与标准叶片转动速度的差值，当太阳能转化表征参量较大时，可以表征在此后一段时间内太阳能面板能吸收较多的太阳能，从而能提供较大的电能驱动风力发电机叶片运转，通过有效对风力发电机转动速度做出调节，提升风力发电机的发电效率。