垂直軸風光互補照明裝置

（無錫科技職業學院，江蘇 無錫 214028）

能源與環境問題已成為可持續發展面臨的主要問題，太陽能和風能作為重要的可再生能源，取之不盡、用之不竭，且利用其發電不會產生有害氣體，清潔干凈。

風光互補發電的優勢在于：白天太陽光強時，風一般小，晚上沒有太陽光，但風一般較大；在夏季，風小而陽光較強，冬季，風大而陽光較弱。太陽能和風能在時間上的互補性使風光互補發電系統在資源上具有最佳的匹配性，因此風光互補發電系統是資源條件最好的獨立電源系統。

垂直軸風光互補照明裝置主要由垂直軸風力發電機、太陽能電池板、風光互補控制器、蓄電池及照明設備構成。

一、垂直軸風力發電機

圖1 H型垂直軸風力發電機

通常我們看到的水平軸風力發電機的轉動軸與風向平行，啟動難和需要高風速運轉的，且它為單向迎風，風能浪費嚴重。垂直軸風力發電機的轉動軸與風向垂直，在結構上與水平軸風機截然不同，它可以接受360度方位任何方向的來風，能更好地適應外界風向變化，且運行時噪音小。

本裝置采用H型垂直軸風力發電機，如圖1所示。風輪由垂直于水平線的5片葉片構成，葉片由超高強度玻璃纖維和環氧樹脂成型，風輪的翼型考慮氣動力學設計而成，具有極低的啟動風速和較高的風能利用率。風輪帶動垂直軸專用稀土永磁三相發電機發電，電機體積小、重量輕且發電效率高，只具有微小的起動阻力矩，有效保證了風機在微風中便能啟動。本裝置采用的H型垂直軸風力發電機主要技術參數見表1。

表1 H型垂直軸風力發電機主要技術參數

二、太陽能電池組件

太陽能電池是利用光電轉換原理使太陽輻射的光通過半導體物質轉變為電能的器件，將太陽能電池單體進行串并聯封裝后，就成為太陽能電池組件。本裝置采用光電轉換效率較高的單晶硅太陽能電池組件，功率為60W。

三、風光互補控制器

風光互補控制器是風光互補發電中最為重要的部件，其性能影響到整個系統的壽命和運行穩定性。本控制器采用AVR單片機為主要控制核心，采用智能控制技術，主要功能有：

（1）具有傍晚主燈、副燈全亮、至接近午夜開始關掉副燈，天明路燈全部熄滅的程序流程自動控制功能；或常規光控控制。

（2）輸出第2路為多類定時輸出（可光控可定時），用戶可以根據自己的需要通過設定選擇定時時間。

（3）蓄電池過充電與過放電保護。

（4）防蓄電池放電振蕩功能；即在蓄電池欠壓臨界時關燈不久，蓄電池電壓又回升至正常范圍電壓，頻繁出現開燈、關燈現象。

（5）浮充充電功能，當蓄電池達到過充保護點時，采用穩壓充電方式。

（6）防太陽能組件反接功能，防蓄電池反接功能。

（7）多類定時選擇功能，可改變主燈副燈的工作時間，也可以使副燈與主燈功能一致。

（8）設置強制停轉風力發電機功能，方便風機的調試與安裝。

四、蓄電池和照明設備

為建立一個供電電壓穩定、均衡的系統，就需把風力發電機和太陽能電池組件發出的電能儲存起來，穩定地向用電器供電。閥控密封式鉛酸蓄電池有成本低、容量大及免維護的特性，是風光互補發電系統儲能的首選，在本裝置中采用12V免維護鉛酸蓄電池。

本裝置中采用LED光源，LED照明光源是一種新型固態冷光源，它具有節約能亮、電壓低、電流小和亮度高的特點，適合用于風光互補發電系統中，且可省去逆變器。

結語

風光互補照明系統具備了風能和太陽發電的雙重優點，而垂直軸風光互補照明系統由于其外形美觀且啟動風速低，越來越多地用于道路照明及景觀照明中。

[1]一種小型獨立風光互補照明裝置[Z].

[2]風光互補發電照明裝置[Z].Google專利.