[发明专利]独立供电系统

说明书

本发明的技术领域

本发明涉及利用再生能源的电力系统的方式为家庭和工业区提 供热电供应。

背景技术

在惯用的碳氢化合物长期缺乏和价格提高的情况下，对利用通常 所说的替代品或可再生能源给予一种特别的关注。

众所周知，电力系统由以生态的清洁的可再生能源(风，阳光， 等等)为动力的设备产生。能量源头的能流(风强度的变化，气候和 季节的变化导致的光能流变化)的不稳定性造成为用户提供优质能量 的障碍。为了改善电力供应的稳定性，复合系统被提出，同时多于一 种的能源被利用，例如，风能和太阳能。

用于家庭和工业的独立能源供应系统是已知的(俄罗斯，A， 2249125)，在该专利中风能，太阳能和地热能源被利用。

用于家庭和工业的独立能源供应系统包含一风力发电装置，用于 产生电能，并将产生的电能连接到电力用户；电能蓄电池与风力发电 机装置和电力用户连接。通过逆变器与蓄电池连接，逆变器用于将蓄 电池的直流电转换成具有用户需要的参数的交流电。

该系统包括一用于将太阳能转换成热能的设备和连接到热能用 户的热能存储器。一由风力发电机装置驱动的热力泵，该热泵用于为 用户提供热能。为控制独立供电系统，自动控制系统被采用，该自动 控制系统通过热负载和电负载传感器与执行机构连接。用于将太阳能 转换成热能的设备，该设备包括一组太阳能收集器，太阳能收集器通 过热载体与至少两个热交换器连接，其中一个热交换器设置在热能存 储器内，另外一个设置在热交换装置内，热交换装置通过热载体与地 热储存系统连接。所述热力泵包括：由风力发电装置运行的压缩机， 至少两个外部蒸发器，其中一个外部蒸发器装配在热交换装置内，通 过热载体与地热储存系统连接，另外一个外部蒸发器装配在废水热回 收装置内，和至少两个外部凝结器，其中一个外部凝结器装配在热交 换装置内，通过热载体与热能用户连接。

上面描述的该系统利用可再生的风能，太阳能和地热能，甚至在 其中一种能源缺乏或处于能流低的情况下，这些可再生的能源使持续 不断的为用户供应热能和电能成为可能。该系统应该不仅利用太阳能 收集器产生的热，而且，也利用所谓的“废物”热源，例如，通过废 水的热回收产生的热。

上面所述的系统的主要缺点是由于能量转换过程中的能量损耗 导致效率低。用于风力发电装置中的发电机具有它们的输出参数直接 依赖于转子的转速(电压，频率)的特点，也就是同样依赖于风速。 蓄电池具有能量储存和稳压器的功能。

在该系统中，由风力发电机产生的电流将被转换：首先电流被转 换，以获得蓄电池充电所需要的参数。然后，来自蓄电池的直流电转 换(转化)，以提供给用户(一般来说220伏50赫兹的交流电是所需 要的)。能量损耗，系统参数的恶化，发生在每一步转换中。当热蓄 电池和电蓄电池充满电时，热和多余的能量像发电机的热辐射一样 被浪费掉。

此外，上述所描述的系统的工作的效率仅在风力规定设计的范围 内。因此，在强风时，发电机电流的频率过分的增大，这将导致电流 转换损失的增加，并且在大风强度的风力时，风力发电机装置可能受 损。

发明内容

本发明的基本任务是创造独立的能量供应系统，该系统通过降低 电流转换的损耗提高运行效率，并且在风力发电机装置扩大的风力范 围内。

该项任务是通过采用独立能量供应系统(IES)的方式解决的， 所述独立能量供应系统包括与电力用户连接的用于产生电能的风力 发电机装置，用于将太阳能转换成热能的装置，热能存储器通过热载 体与上述装置连接，使太阳能转换成为热能，电能蓄电池和逆变器连 接到风力发电装置和电力用户和自动控制系统，自动控制系统通过热 负载和电负载传感器与执行机构连接，根据本发明，风力发电机的转 子转速的稳定系统得以补充，包括与风力发电机电性连接的电网调整 器，还包括一用于电阻性负载电力限制的控制单元，控制单元与最后 一个电阻性负载电性连接，并且包括一风力发电机和电阻性负载电流 传感器，发电机转子转速传感器，同步发生器，可控制的配电盘和电 阻性负载，该电阻性负载是一种电热器系统(TEHs)，然而，在电热器 系统上消耗的能量将在热能存储器内被存储。

由于用于风力发电机的转子转速的稳定系统，由风力发电装置 产生的电能具有能直接传输给用户的参数。因此，将电能转换以获得 需要的电路参数就不是必要的了，这导致损耗的减少。