
本实用新型涉及桥梁供能领域,具体涉及一种大跨度桥梁风能太阳能自供应系统。
背景技术:
风能是一种洁净的、丰富的、广泛分布的且近乎无尽的能量来源,风能的利用可以实现能源的可持续发展。自 1973 年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为一种新能源有了长足发展且越来越受到世界各国的重视。全球风能的蕴量巨大,全球的风能约为 2.74×10 9 MW,其中可利用的风能为 2×10 7 MW,比地球上可开发利用的水能还要大 10 倍。太阳能是具有可持续性、永不枯竭的首选清洁能源。相较于风能,太阳能更为稳定、持续性更好。大跨度桥梁由于所处地域开阔、跨度大、架高、空旷等特征,是太阳能发电和风能发电最好的载体。
但由于风有瞬间脉动的特性,且随着风力的大小随着季节的变化较大,具有明显的不可预测性和不稳定性,因此,只采用风能对桥梁进行供电,难以保持电网稳定,增加了电网调度难度。而太阳能也具有一定的不稳定性,但相对于风能较为稳定,且大风天气难以保持良好的太阳能稳定性,而良好的晴天,其风力常常都不大,因此可以与风能相互补充,形成较为稳定的能量来源,为大跨度桥梁提供能源,减少电能使用、电路铺设和维护的成本。
技术实现要素:
本实用新型针对现有技术中大跨度桥梁上通过风能提供电源难以保持电网稳定,增加电网调度难度的问题,提供了一种大跨度桥梁风能太阳能自供应系统,该自供应系统通过风能和太阳能交替为桥梁上各用电设备提供电能,避免了由于风能不可预测性和不稳定性带来的电网稳定性差、调度难的问题,为桥梁上个用电设备提供稳定的电源。
本实用新型通过下述技术方案实现:一种大跨度桥梁风能太阳能自供应系统, 包括通过电路连接的风力发电机组、太阳能发电组、变电模块、检测模块、储能模块、照明模块、整流模块、控制器模块和信息传输模块;所述风力发电机组包括塔架和设置在塔架上且通过电路连接的风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、风力发电控制系统、风向传感器;所述太阳能发电组包括通过电路连接的太阳能电池板和光感组件;所述检测模块包括设置在桥梁上的桥梁结构健康监测模块、风力传感器和设置在河流里的流速传感器、水位传感器;所述储能模块包括分别通过变电模块连接太阳能发电组的太阳能蓄电池和连接风力发电机组的风力蓄电池;所述信息传输模块包括相互电路连接的数据采集模块和通讯模块,所述数据采集模块与检测模块和控制器模块电路连接,所述通讯模块包括与远端数据中心连接的GPRS无线数据传输单元和PLC远程控制单元;所述控制器模块包括用于切换太阳能和风能供电的供能切换装置,所述供能切换装置分别与太阳能蓄电池、风力蓄电池、太阳能发电机组、风力发电机组连接。
风力发电机组将大跨度桥梁上的风能转化为电能,太阳能发电组将桥梁上受到太阳的光能转化为电能。发电时,风力发电机组和太阳能发电组将所获得的电能通过变电模块转换为可供用电设备正常使用的标准电压,多余电量通过整流器将交流电变为直流电分别进入太阳能蓄电池和风力蓄电池。根据风力发电机组通过变电模块输出的电量和太阳能发电组通过变电模块输出的电量的多少,供能切换装置切换用电设备的电量供电电路。若风力发电机组和太阳能发电组提供的电量均不足以满足用电设置所需的电量,则控制器根据太阳能蓄电池和风力蓄电池中电量的充盈程度通过供能切换装置切换至电量较为充足的太阳能蓄电池或风力蓄电池中。若太阳能发电组和风力发电机组在电量提供或太阳能蓄电池和风力蓄电池电量充盈程度上均相同时,则先选择使用太阳能发电组或者太阳能蓄电池供电。
太阳能电池板可以设置在覆盖桥梁路面上或覆盖在支撑桥梁的立柱上或者覆盖在桥梁两侧的桥体上或者设置在桥梁立柱上方,优选为覆盖在支撑桥梁的立柱上。
进一步地,所述自供应系统还包括用于自供应系统中电路是否出现故障的电路自检模块,所述电路自检模块与信息传输模块电路连接,便于检测自供应系统中的电路是否为通路,各模块是否运作正常,便于自供应系统的监测和检修。
进一步地,所述电路自检模块内设置有与控制器装置电路连接的定时装置和与信息传输模块电路连接的报警装置,使电路自检模块定时检测,并通过报警装置向远程监控系统发出警报,使技术人员及时作出检修和维护,避免桥梁检修维护不及时造成更大的损失。
进一步地,所述照明模块包括照明设备和与光感组件连接的光感开关组件;所述光感开关组件与照明设备连接。
进一步地,所述自供应系统还包括逆变器,所述太阳能蓄电池和风力蓄电池分别通过逆变器与桥梁上其他用电设备连接,将太阳能蓄电池和风力蓄电池的直流电转化为交流电,为用电设备提供电量。
本实用新型与现有技术相比,具有以下优点及有益效果:
(1)本实用新型所提供的一种大跨度桥梁风能太阳能自供应系统采用了太阳能和风能交替为桥梁上各用电设备提供电能,避免了由于风能不可预测性和不稳定性带来的电网稳定性差、调度难的问题,为桥梁上个用电设备提供稳定的电源。
(2)本实用新型还设置有具有报警装置的自检模块为自供应系统提供定时电路检测,使技术人员及时作出检修和维护,避免桥梁检修维护不及时造成更大的损失。
(3)本实用新型还设置有桥梁结构健康监测模块、风力传感器、流速传感器、水位传感器,监测桥梁结构的健康状况和河流水流状况,减少桥梁运营和水流检测的成本。
附图说明
图1为本实用新型结构示意框图;
图2为本实用新型系统工作原理框图;
其中:1—风力发电机组,2—太阳能发电组,3—储能模块,4—控制器模块,5—变电模块,6—信息传输模块,7—检测模块,8—整流模块,9—照明模块,10—逆变器,11—其他用电设备,21—光感组件,22—太阳能电池板,31—风力蓄电池,32—太阳能蓄电池,41—供能切换装置,71—水位传感器,72—风力传感器,73—流速传感器,74—桥梁结构健康监测模块,61—通讯模块,62—数据采集模块,91—照明设备,92—光感开关组件。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步地详细说明,但本实用新型的实施方式不限于此。
实施例1
如图1、图2所示,一种大跨度桥梁风能太阳能自供应系统, 包括通过电路连接的风力发电机组1、太阳能发电组2、变电模块5、检测模块7、储能模块3、照明模块9、整流模块8、控制器模块4和信息传输模块6;所述风力发电机组1包括塔架和设置在塔架上且通过电路连接的风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、风力发电控制系统、风向传感器;所述太阳能发电组2包括通过电路连接的太阳能电池板22和光感组件21;所述检测模块7包括设置在桥梁上的桥梁结构健康监测模块74、风力传感器72和设置在河流里的流速传感器73、水位传感器71;所述储能模块3包括分别通过变电模块5连接太阳能发电组2的太阳能蓄电池32和连接风力发电机组1的风力蓄电池31;所述信息传输模块6包括相互电路连接的数据采集模块62和通讯模块61,所述数据采集模块62与检测模块7和控制器模块4电路连接,所述通讯模块61包括与远端数据中心连接的GPRS无线数据传输单元和PLC远程控制单元;所述控制器模块4包括用于切换太阳能和风能供电的供能切换装置41,所述供能切换装置41分别与太阳能蓄电池32、风力蓄电池31、太阳能发电机组、风力发电机组1连接。太阳能电池板22覆盖在支撑桥梁的立柱上。
风力发电机组1将大跨度桥梁上的风能转化为电能,太阳能发电组2将桥梁上受到太阳的光能转化为电能。发电时,风力发电机组1和太阳能发电组2将所获得的电能通过变电模块5转换为可供用电设备正常使用的标准电压,多余电量通过整流器将交流电变为直流电分别进入太阳能蓄电池32和风力蓄电池31。根据风力发电机组1通过变电模块5输出的电量和太阳能发电组2通过变电模块5输出的电量的多少,供能切换装置41切换用电设备的电量供电电路。若风力发电机组1和太阳能发电组2提供的电量均不足以满足用电设置所需的电量,则控制器根据太阳能蓄电池32和风力蓄电池31中电量的充盈程度通过供能切换装置41切换至电量较为充足的太阳能蓄电池32或风力蓄电池31中。若太阳能发电组2和风力发电机组1在电量提供或太阳能蓄电池32和风力蓄电池31电量充盈程度上均相同时,则先选择使用太阳能发电组2或者太阳能蓄电池32供电。
实施例2
本实施例是在实施例1的基础上进行改进,其改进之处在于:所述自供应系统还包括用于自供应系统中电路是否出现故障的电路自检模块,所述电路自检模块与信息传输模块6电路连接,便于检测自供应系统中的电路是否为通路,各模块是否运作正常,便于自供应系统的监测和检修。
所述电路自检模块内设置有与控制器装置电路连接的定时装置和与信息传输模块6电路连接的报警装置,使电路自检模块定时检测,并通过报警装置向远程监控系统发出警报,使技术人员及时作出检修和维护,避免桥梁检修维护不及时造成更大的损失。
所述照明模块9包括照明设备91和与光感组件21连接的光感开关组件92;所述光感开关组件92与照明设备91连接。
所述自供应系统还包括逆变器10,所述太阳能蓄电池32和风力蓄电池31分别通过逆变器10与桥梁上其他用电设备11连接,将太阳能蓄电池32和风力蓄电池31的直流电转化为交流电,为用电设备提供电量。
本实施例中其他部分与实施例1基本相同,故不再一一赘述。
以上所述,仅是本实用新型的较佳实施例,并非对本实用新型做任何形式上的限制,凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化,均落入本实用新型的保护范围之内。