[发明专利]高效便携式风光互补供电系统

说明书

本发明公开了一种高效便携式风光互补供电系统，太阳能发电系统包括太阳能电池板和太阳光自动跟踪系统，太阳能电池板采用伸缩式太阳能电池板，其向阳面安装有一凸透镜聚光阵列，且凸透镜聚光阵列上有一高透光玻璃板，其上覆有一表面疏水结构涂层，太阳能电池板背面和间隙处设置循环水管系统；风能发电系统包括风力发电机和风力叶片组，风力叶片组位于风力发电机的上方，采用由一支撑杆和安装在支撑杆上的若干扇叶组成的灯笼形状。本发明通过利用仿生向日葵的太阳光自动追踪机理、凸透镜的高效聚光效应和仿生莲叶的表面疏水特性以及便携式可折叠大面阵太阳能电池板的优化结构设计和高容量蓄电储能阵列电池的选用，高效收集转化太阳能和风能。

技术领域

本发明涉及供电系统领域，具体涉及一种高效便携式风光互补供电系统。

背景技术

当前人类使用的能源主要分为不可再生能源和可再生能源。不可再生能源主要包括煤炭、石油以及天然气，这些化石燃料支撑了人类社会数百年的发展，为工业革命做出了突出贡献。随着世界人口的不断增加，人类对能源的需求也与日俱增。因为自然形成的化石燃料耗费时间极长，短期内的大规模消耗很难实现有效补充，因而造成被称为“工业血液”的石油和“黑金”的煤炭资源锐减，而大规模使用化石燃料造成的大气污染、臭氧层空洞等现象日趋严重，迫使人类不得不将绿色环保的可再生清洁能源的开发利用作为人类社会高质量可持续发展的关键。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、地热能、潮汐能以及生物质能，其中水能、地热能和潮汐能受地理环境和地形地貌影响较大，难以随时随地开发利用，而在一些地广人稀、地形地貌复杂多变的地区大规模架设昂贵的输电电网亦存在诸多困难；生物质能蕴含的能量较少，即使针对零散用户也难以满足日常供电需求。因此，如何充分发挥太阳能和风能的特点，实现持久稳定、高效可靠的太阳能和风能利用，已成为各国科学家正在不断努力探索和深入研究的重要课题。而且，通过大力推广和发展清洁能源，可以逐步改善传统的以化石能源为主的能源消费结构，减少对化石能源进口的依赖，提高国家能源安全水平，减少全球温室气体排放，有效保护地球生态环境，造福子孙，促进人类社会和经济和谐发展。

作为一种绿色环保可再生的清洁能源，太阳能也是受地域环境影响较小，便于在全球绝大部分地区收集利用的一种“取之不尽，用之不竭”能源。早在1884年，美国科学家Charles Fritts通过在硒半导体材料表面覆上一层极薄的金层形成半导体金属结，制作了世界上第一块太阳能电池板，可以通过光伏效应将吸收的太阳能直接转化为电能。经过了一百三十多年的不断探索努力与发展创新，虽然太阳能电池技术取得了长足进步，但仍存在太阳能转化效率低等主要问题，在一定程度上阻碍了太阳能利用的快速发展。然而，对于作为能量转化器件的太阳能电池板而言，转化能量的绝对值取决于能量转换器件的转化效率和实现有效能量转化器件面积的乘积。虽然目前太阳能电池板的能量转化效率由于采用的光伏产品和相关技术的局限而很难在短期内发生重大改善，但可以通过提高太阳能电池板表面的太阳光光强密度和增加太阳能电池板的有效能量接收转化面积等方法实现太阳能可转化能量的增加。

由于天气因素对太阳能电池板的能量转化效率影响很大，在阴天或者雨雪天，太阳光会被遮挡而导致太阳能电池板难以收集利用足够的太阳光实现能量转化，因此风力发电装置可以为太阳能发电提供有力补充。古语云“山雨欲来风满楼”，由此可见，在阴雨以及一些影响太阳能电池板正常工作的天气，风能可以为其提供很好的补充。风能的收集转化效率主要面临两个问题：一是风力发电系统桨叶形状的设计，即如何通过增加桨叶与风的接触面积以提高风能转化效率，同时还需考虑整个系统的大小和轻便稳定性；二是如何确保风力发电系统的桨叶始终正对风向以达到最大转动频率，实现最佳的能量转化效率。

此外，考虑到自然界的太阳能和风能经常受到天气等因素影响而变化多端，往往造成太阳能和风能的能量转化率不够稳定，影响供电系统输出电压的稳定和电器使用安全，因此非常有必要利用高容量的蓄电池储能阵列，存储能量转化器件转换的太阳能和风能以备夜晚或恶劣天气时应急使用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种高效便携式风光互补供电系统。