供电装置及高原增压增氧系统的制作方法

1.本实用新型涉及电力技术领域，尤其涉及一种供电装置及高原增压增氧系统。


背景技术：

2.我国高原地域辽阔，并且偏远地区较多，而这些地区社会依托条件差，沿途雪山林立海拔跨度极大，自然环境十分恶劣海拔高，空气稀薄，长期居住对人体产生较大影响。由于主要采取点煤油灯、烧牛粪堆、柴油机发电等办法解决生活需求，故偏远地区的住户大多面临着因供电不足甚至无电力供应而可能造成的生活质量较低的问题。
3.相关技术中，为了改善高原工作、生活环境，提高高原人民的健康水平，并降低急进高原人群对环境的不适应性，会建造高原增压增氧系统。高原增压增氧系统中的用电负载与电网连接。
4.然而，上述供电方式成本较高，而且供电功率较低。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种供电装置及高原增压增氧系统，以解决供电成本较高，供电功率较低的技术问题。
6.第一方面，本实用新型提供一种供电装置，包括母线、逆变器、储能组件、光伏发电组件、风力发电组件和燃油发电组件；
7.母线用于与用电负载电连接，逆变器、风力发电组件和燃油发电组件均与母线电连接，光伏发电组件与逆变器电连接；
8.储能组件包括电池、超级电容和升压器，电池和升压器均与逆变器电连接，超级电容与升压器电连接。
9.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，风力发电组件包括风力发电机和控制模块，风力发电机与控制模块电连接，控制模块与母线电连接，控制模块被配置为控制风力发电机的转速。
10.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，控制模块包括控制器和卸荷箱，控制器与母线电连接，卸荷箱和风力发电机均与控制器电连接。
11.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，还包括能源管理装置，燃油发电组件、储能组件、逆变器和风力发电组件均与能源管理装置电连接。
12.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，母线用于还与电网电连接，能源管理装置与母线电连接，能源管理装置被配置为控制母线与电网连接或者断开。
13.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，还包括箱体，燃油发电组件、储能组件、逆变器和能源管理装置均位于箱体内。
14.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，超级电容包括多个电连接的超级电容单体；
15.和/或，电池为锂电池。
16.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，燃油发电组件为柴油发电机。
17.在一种可能的实现方式中，本实用新型提供的供电装置，风力发电机包括水平轴风力发电机；
18.和/或，风力发电机包括垂直轴风力发电机。
19.第二方面，本实用新型提供一种高原增压增氧系统，包括居住舱和上述第一方面提供的供电装置，供电装置的光伏发电组件和供电装置的风力发电组件均设置在居住舱的顶部，供电装置的箱体设置在居住舱的一侧。
20.本实用新型提供的供电装置及高原增压增氧系统，供电装置通过设置母线、逆变器、储能组件、光伏发电组件、风力发电组件和燃油发电组件。母线用于与用电负载电连接，逆变器、风力发电组件和燃油发电组件均与母线电连接，光伏发电组件与逆变器电连接。这样，光伏发电组件、风力发电组件和燃油发电组件和储能组件可以实现连续稳定的电能输出，相比较于用电负载采用电网供电，供电成本较低，损耗较小，供电功率较大。其中，储能组件包括电池、超级电容和升压器，电池和升压器均与逆变器电连接，超级电容与升压器电连接。这样，当大功率设备启动时，在拉低母线电压的同时，由超级电容经升压器瞬间释放大功率，确保用电负载的正常启动。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为实用新型实施例提供的供电装置的结构示意图；
23.图2为本实用新型实施例提供的高原增压增氧系统的结构示意图。
24.附图标记说明：
25.100-母线；
26.200-逆变器；
27.300-储能组件；
28.310-电池；
29.320-超级电容；
30.330-升压器；
31.400-光伏发电组件；
32.500-风力发电组件；
33.510-风力发电机；
34.520-控制模块；
35.521-控制器；
36.522-卸荷箱；
37.600-燃油发电组件；
38.700-能源管理装置；
39.800-箱体；
40.900-高原增压增氧系统；
41.910-居住舱；
42.1000-供电装置；
43.1100-用电负载；
44.1200-电网。
具体实施方式
45.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或者暗示所指的装置或者元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
47.本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
48.此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或维护工具不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或维护工具固有的其它步骤或单元。
49.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
50.我国高原地域辽阔，并且偏远地区较多，而这些地区社会依托条件差，沿途雪山林立海拔跨度极大，电网架设困难。而当地自然环境十分恶劣海拔高，空气稀薄，长期居住对人体产生较大影响。
51.目前高原地区主要采取点煤油灯、烧牛粪堆、柴油机发电等办法解决生活需求。故住户大多面临着因供电不足甚至无电力供应而可能造成的生活质量较低的问题，同时高原慢性缺氧可使机体产生较多的应激性和损伤性改变，加速身体衰减。
52.有些地方即便是连接到了电网的，但离末端变电站距离较远，为了降低到居住地的电压降，需要敷设加粗的电缆，成本高，而且线路损耗严重，大功率的设备无法同时运转。
53.因此，可以在高原地区建设高原增压增氧系统，营造舒适的增压增氧环境，进而改善高原工作、生活环境，提高高原人民的健康水平，并降低急进高原人群对环境的不适应
性。其中，高原增压增氧系统采用新能源供电。
54.但是，在新能源供电中，风能和太阳能都存在能量密度低、稳定性差等弊端，使得独立风力发电系统和独立太阳能发电系统存在不稳定性、间歇性的缺点。
55.研究发现，太阳能与风能在时间上和季节上都有很强的互补性，白天太阳光照好、风小。晚上无光照、风较强。夏季太阳光照强度大而风小，冬季太阳光照强度弱而风大。基于太阳能与风能在昼夜和季节上的匹配性，风光储互补发电系统弥补了风电和光电独立系统在自然资源上的缺陷。再辅以储能组件蓄电，就能将不连续、不稳定的风电、光电转化成连续稳定的电能输出。
56.但是，大功率设备的频繁启动导致储能电池的寿命缩短，特别是低温下的启动使电池容量衰减过快。
57.因此，储能组件通过设置超级电容、升压器和电池，使供电装置能够满足建筑内大功率设备正常启动而不损伤电池。同时供电装置配备燃油发电组件保证在无风、无光、电池无电时向用户正常供电。
58.图1为实用新型实施例提供的供电装置的结构示意图。
59.参见图1所示，本实用新型提供的供电装置1000，包括母线100、逆变器200、储能组件300、光伏发电组件400、风力发电组件500和燃油发电组件600。
60.母线100用于与用电负载1100电连接，逆变器200、风力发电组件500和燃油发电组件600均与母线100电连接，光伏发电组件400与逆变器200电连接。
61.储能组件300包括电池310、超级电容320和升压器330，电池310和升压器330均与逆变器200电连接，超级电容320与升压器330电连接。
62.其中，母线100为交流母线。
63.其中，逆变器200为离并网逆变器，离并网逆变器与母线100可以实现双向供电。即储能组件300经离并网逆变器为母线100进行充电，母线100也可以经过离并网逆变器给储能组件300供电。
64.其中，超级电容320包括多个电连接的超级电容单体。具体的，超级电容器单体串并成模组后形成超级电容320。
65.具体的，电池310可以为锂电池。
66.超级电容320具有高功率密度及长寿命、宽工作温度范围等特性，超级电容320经升压器330与电池310并联，起到对储能组件300瞬间的功率补偿，降低电池310在频繁大功率启动及低温启动时寿命骤减的概率，确保储能组件300正常安全运行。
67.其中，升压器330可以为dc/dc(directcurrent/directcurrent，直流/直流)升压器。
68.在白天，风力发电组件500给母线100供电，光伏发电组件400经逆变器200给储能组件300充电同时也给母线100供电，用电负载1100从母线100上取电。当大功率设备启动时，在拉低母线100电压的同时，由超级电容320经升压器330瞬间释放大功率，确保用电负载1100的正常启动。
69.在夜间，风力发电组件500给母线100供电，同时储能组件300经逆变器200给母线100供电，保证负载的用电需求。当光伏发电组件400和风力发电组件500、储能组件300无法满足负载供电时，启动燃油发电组件600给用电负载1100供电。
70.本实施例提供的供电装置1000，通过设置母线100、逆变器200、储能组件300、光伏发电组件400、风力发电组件500和燃油发电组件600。母线100用于与用电负载1100电连接，逆变器200、风力发电组件500和燃油发电组件600均与母线100电连接，光伏发电组件400与逆变器200电连接。这样，光伏发电组件400、风力发电组件500和燃油发电组件600和储能组件300可以实现连续稳定的电能输出，相比较于用电负载1100采用电网1200供电，供电成本较低，损耗较小，供电功率较大。
71.其中，储能组件300包括电池310、超级电容320和升压器330，电池310和升压器330均与逆变器200电连接，超级电容320与升压器330电连接。这样，当大功率设备启动时，在拉低母线100电压的同时，由超级电容320经升压器330瞬间释放大功率，确保大功率用电负载1100的正常启动。
72.在一种可能的实现方式中，风力发电组件500包括风力发电机510和控制模块520。
73.风力发电机510与控制模块520电连接，控制模块520与母线100电连接，控制模块520被配置为控制风力发电机510的转速。
74.具体的，控制模块520包括控制器521和卸荷箱522，控制器521与母线100电连接，卸荷箱522和风力发电机510均与控制器521电连接。
75.需要说明的是，在大风情况下，风力发电机510的风叶的转速较高，通过设置控制器521和卸荷箱522给风力发电机510进行制动，从而降低风力发电机510的的风叶的转速，使风力发电机510的风叶的转速维持在正常工作范围内。
76.在一种可能的实现方式中，风力发电机510可以包括水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机中的至少一种。
77.也就是说，风力发电机510可以为多个，风力发电机510可以全部为水平轴风力发电机。
78.或者，风力发电机510可以全部为垂直轴风力发电机。
79.或者，风力发电机510可以包括水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两种。
80.在一些实施例中，燃油发电组件600可以为柴油发电机。
81.或者，燃油发电组件600可以为汽油发动机。
82.可以理解的是，为了降低成本，燃油发电组件600为柴油发电机。
83.在一种可能的实现方式中，供电装置1000还包括能源管理装置700，燃油发电组件600、储能组件300、逆变器200和风力发电组件500均与能源管理装置700电连接。
84.具体的，能源管理装置700可以限制燃油发电组件600给电池310和超级电容320的充电功率，避免造成用电负载1100供电不足。
85.需要说明的是，供电装置1000在离并网模式都能够正常运行。
86.在一种可能的实现方式中，母线100还与电网1200电连接，能源管理装置700与母线100电连接，能源管理装置700被配置为控制母线100与电网1200连接或者断开。
87.当供电装置1000采用并网模式时，即，母线100与电网1200电连接，在供电装置1000发电量大于用电负载1100且储能组件300的电池310满电情况下，供电装置1000可以向电网1200供电，赚取清洁能源并网收益。
88.需要说明的是，供电装置1000可根据现场实际接入电网1200，或者组成离网系统，供电装置1000的能源管理装置700能够实时检测电网1200相关参数。当符合并网条件时并
入电网1200，不符合时，离网运行。
89.在一种可能的实现方式中，供电装置1000还包括箱体800，燃油发电组件600、储能组件300、逆变器200和能源管理装置700均位于箱体800内。
90.可以理解的是，箱体800可以对燃油发电组件600、储能组件300、逆变器200和能源管理装置700进行保护。
91.而且，燃油发电组件600、储能组件300、逆变器200和能源管理装置700集成在箱体800内，通过移动箱体800可以实现对燃油发电组件600、储能组件300、逆变器200和能源管理装置700的整体移动。
92.图2为本实用新型实施例提供的高原增压增氧系统的结构示意图。
93.参见图2所示，本实用新型提供的高原增压增氧系统900，高原增压增氧系统900包括居住舱910和上述实施例提供的供电装置1000。
94.其中，供电装置1000的光伏发电组件400和供电装置1000的风力发电组件500均设置在居住舱910的顶部，供电装置1000的箱体800设置在居住舱910的一侧。
95.光伏发电组件400、风力发电组件500与居住舱910一体化安装设计，即赋予了供电装置1000灵活方便的特性，又不会占用地面空间，大大降低光伏发电组件400和风力发电组件500的安装施工成本，同时提高其维护的便捷性。
96.在一些实施例中，风力发电组件500及光伏发电组件400与居住舱910设置共同的防雷接地体。
97.其中，居住舱910可以为钢结构建筑，居住舱910的屋顶可以采用彩钢瓦，这样，便于光伏发电组件400的安装，降低光伏发电组件400的安装成本。
98.居住舱910的承重墙体可以为钢结构与其他材料结合，在北面墙顶部设计有风力发电机510的安装法兰。
99.其中，安装法兰与建筑体主钢结构相连接，使其满足风机基础强度和刚度需求，同时结合增压增氧建筑特性在墙体设置减震材料，起到减震降噪的效果。这样，可以大大降低风力发电机510的土建施工成本。
100.同时，风力发电机510设置在北面，可以避免风力发电机510对光伏发电组件400的遮挡。
101.需要说明的是，在北半球，风力发电机510需要安装在北面。在南半球，风力发电机510需要安装在南面。
102.箱体800可根据现场实际情况与增压增氧建筑就近安置，以节省电缆及相关设施成本。
103.本实施例提供的高原增压增氧系统900，包括居住舱910和供电装置1000，供电装置1000的光伏发电组件400和供电装置1000的风力发电组件500均设置在居住舱910的顶部，供电装置1000的箱体800设置在居住舱910的一侧。
104.其中，供电装置1000包括母线100、逆变器200、储能组件300、光伏发电组件400、风力发电组件500和燃油发电组件600。母线100用于与用电负载1100电连接，逆变器200、风力发电组件500和燃油发电组件600均与母线100电连接，光伏发电组件400与逆变器200电连接。储能组件300包括电池310、超级电容320和升压器330，电池310和升压器330均与逆变器200电连接，超级电容320与升压器330电连接。供电装置1000成本较低，损耗较小，供电功率
较大。而且当大功率设备启动时，在拉低母线100电压的同时，由超级电容320经升压器330瞬间释放大功率，确保大功率用电负载1100的正常启动。因此，本实施例提供的高原增压增氧系统，大功率增压增氧用电负载1100可以正常启动，高原增压增氧系统的可靠性较高，用户体验较高。
105.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种供电装置，其特征在于，包括母线、逆变器、储能组件、光伏发电组件、风力发电组件和燃油发电组件；所述母线用于与用电负载电连接，所述逆变器、所述风力发电组件和所述燃油发电组件均与所述母线电连接，所述光伏发电组件与所述逆变器电连接；所述储能组件包括电池、超级电容和升压器，所述电池和所述升压器均与所述逆变器电连接，所述超级电容与所述升压器电连接。2.根据权利要求1所述的供电装置，其特征在于，所述风力发电组件包括风力发电机和控制模块，所述风力发电机与所述控制模块电连接，所述控制模块与所述母线电连接，所述控制模块被配置为控制所述风力发电机的转速。3.根据权利要求2所述的供电装置，其特征在于，所述控制模块包括控制器和卸荷箱，所述控制器与所述母线电连接，所述卸荷箱和所述风力发电机均与所述控制器电连接。4.根据权利要求1至3任一项所述的供电装置，其特征在于，还包括能源管理装置，所述燃油发电组件、所述储能组件、所述逆变器和所述风力发电组件均与所述能源管理装置电连接。5.根据权利要求4所述的供电装置，其特征在于，所述母线还用于与电网电连接，所述能源管理装置与所述母线电连接，所述能源管理装置被配置为控制所述母线与所述电网的连接或者断开。6.根据权利要求4所述的供电装置，其特征在于，还包括箱体，所述燃油发电组件、所述储能组件、所述逆变器和所述能源管理装置均位于所述箱体内。7.根据权利要求1至3任一项所述的供电装置，其特征在于，所述超级电容包括多个电连接的超级电容单体；和/或，所述电池为锂电池。8.根据权利要求1至3任一项所述的供电装置，其特征在于，所述燃油发电组件为柴油发电机。9.根据权利要求2或3所述的供电装置，其特征在于，所述风力发电机包括水平轴风力发电机；和/或，所述风力发电机包括垂直轴风力发电机。10.一种高原增压增氧系统，其特征在于，包括居住舱和权利要求1至9任一项所述的供电装置，所述供电装置的光伏发电组件和所述供电装置的风力发电组件均设置在所述居住舱的顶部，所述供电装置的箱体设置在所述居住舱的一侧。

技术总结
本实用新型提供一种供电装置及高原增压增氧系统，供电装置包括母线、逆变器、储能组件、光伏发电组件、风力发电组件和燃油发电组件；母线用于与用电负载电连接，逆变器、风力发电组件和燃油发电组件均与母线电连接，光伏发电组件与逆变器电连接；储能组件包括电池、超级电容和升压器，电池和升压器均与逆变器电连接，超级电容与升压器电连接。本实用新型提供的供电装置，成本较低，功率较高。功率较高。功率较高。


技术研发人员：王毅波 邢茜 戴文明 王卫强 廖金军 刘金书
受保护的技术使用者：中国铁建重工集团股份有限公司
技术研发日：2023.02.07
技术公布日：2023/7/19