CN104065330B - 锂离子电池船拖拉的非晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及锂离子电池船拖拉的非晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站，属于新能源应用技术领域。地球上的居民要耗用大量的电力。依靠化石燃料煤炭、石油发电，是造成环境污染的原因。用锂离子电池动力船在江河湖海水面上牵引安装有非晶硅薄膜太阳能电池的水面漂浮电站，太阳光照射柔性的、成本低的非晶硅薄膜太阳能电池产生电流，在光伏发电的过程中不排放二氧化碳、有害气体和其它颗粒物，电流通过导电线经光伏控制器输入汇流箱，安装在水面漂浮电站右侧的波浪发电装置和左侧的温差发电装置产生的电流同时输入汇流箱，从汇流箱输送到锂离子电池动力牵引船上的电流输入蓄电锂离子电池，接着输入水质净化装置、动力锂离子电池、电动机和用电户。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池船拖拉的非晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站，属于新能源应用技术领域。
背景技术
中国已有多家公司大规模生产高质量的非晶硅薄膜太阳能电池，其中，南通的强生公司产能已达500MW。强生公司采用多项新技术大量生产光电组件转换效率8%、面积达1.1m×1.4m的第五代非晶硅薄膜太阳能电池。北京汉能全球光伏应用集团生产的非晶硅薄膜太阳能电池已安装在大面积的建筑物屋顶上成功发电。保定天威薄膜光伏有限公司的第一期生产设施造价12亿元人民币，2009年产出第一批非晶硅单结薄膜太阳能电池组件，并与瑞士的企业合作，将产能提高到60MW。深圳市拓日新能源科技股份有限公司是一家上市公司，非晶硅薄膜太阳能电池的产能达到50MW。规模生产柔性的非晶硅薄膜太阳能电池的深圳市创益科技发展有限公司和本发明人缪同春有合作关系。
非晶硅薄膜太阳能电池的厚度小于1μm，耗用原材料少，制造成本低，具有弱光效应，在早、晚及阴天等弱光条件下，仍可产生电流，当室外温度超过50℃时，非晶硅薄膜太阳能电池的热衰减非常低，非晶硅薄膜太阳能电池的使用寿命可以达到25年，单片非晶硅薄膜太阳能电池的表面积已达到6平方米。在陆地上非晶硅薄膜太阳能电池由于占用土地面积大，其安装受到限制，因为地球上的人口在不断增加，陆地上的大部分耕地必须用来种植粮食，满足人类对粮食的大量需求，在地球表面上如何才能大面积安装非晶硅薄膜太阳能电池来大幅度提高非晶硅薄膜太阳能电池的发电量，满足人类在治理污染的过程中对清洁能源的大量需求，这已经成为迫在眉睫的急需解决的问题。一些内陆湖泊由于种种原因发生了水体污染，净化污染的水体，需要在湖泊中供应大量的电力来启动水质净化装置。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供锂离子电池船拖拉的非晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站。
硅是地球上储量第二大元素，而且无毒、无污染，制造非晶硅薄膜太阳能电池消耗硅材料少、制造成本低，在非晶硅薄膜太阳能电池生产过程中产生的少量尾气经过处理、就能阻止有害气体向大气排放，而晶体硅电池在生产过程中会大量排放有害气体。非晶硅薄膜太阳能电池能够实现大面积、自动化连续生产，非晶硅薄膜太阳能电池产品成熟，能正常运行25年连续发电，用柔性塑料或不锈钢箔衬底、能够制造出可以弯曲的、在水面上能够随波浪起伏的水面漂浮电站。地球表面上水面占70%以上，陆地面积占不足30%，随着地球上的气候变暖，海水平面的上升，水面将会增加，陆地的面积将会缩小。71%的水面中海洋面积占70%，江河、湖泊、水库的水面面积约占1%左右。目前，照射到水面上的太阳光，除了提高一些表层水温以外，没有将光能转换成电能，大部分清洁能源没有用来为人类的生产、生活服务，浪费十分严重。本发明中，锂离子电池动力牵引船拖拉的水面漂浮电站的表面层上安装有大面积的非晶硅薄膜太阳能电池，在太阳光的照射下能产生大量的电流，电流通过光伏控制器、汇流箱、导电线和充电装置输入蓄电锂离子电池储存电能，从蓄电锂离子电池输出的一部分电流通过导电线输入动力锂离子电池用于向电动机供电，通过传动轴带动螺旋桨旋转，推动锂离子电池动力牵引船向前进，并通过右牵引绳索和左牵引绳索拖拉水面漂浮电站一起前进。蓄电锂离子电池储存的大部分电能除了用于向海上用电户或陆上用电户供电外，更要向安装在锂离子电池动力牵引船上的水质净化装置供电，将污染水通过进水管抽进水质净化装置处理，然后将净化后的、水质得到明显改善的净化水通过出水管排放到水体中，世界上为数不少的、已经污染的湖泊和江河需要用这种方式进行常年的水循环净化处理。这里要特别强调的是，光伏企业的转型升级，要顺应太阳能电池的发展总趋势是实现柔性化、薄膜化，在转型升级的关键时刻，首先要考虑产品的应用，着手开辟新一代光伏产品的国内和国外两个大规模的应用市场。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
由水面1上的锂离子电池动力牵引船2、驾驶室3、网络信息收发储存装置4、水质净化装置5、进水管6、出水管7、蓄电锂离子电池8、充电装置9、导电线10、动力锂离子电池11、电动机12、传动轴13、螺旋桨14、右牵引绳索15、左牵引绳索16、水面漂浮电站17、漂浮装置18、非晶硅薄膜太阳能电池19、汇流箱20、光伏控制器21、波浪发电控制器22、波浪发电装置23、无线光照传感器24、温差发电控制器25、温差发电装置26和无线温度传感器27共同组成；
在锂离子电池动力牵引船2的前部安装驾驶室3，在驾驶室3的顶部上安装网络信息收发储存装置4，在驾驶室3的后方安装水质净化装置5、进水管6、出水管7，在锂离子电池动力牵引船2的中部安装蓄电锂离子电池8、充电装置9、导电线10，在锂离子电池动力牵引船2的后部安装动力锂离子电池11、电动机12、传动轴13、螺旋桨14、右牵引绳索15、左牵引绳索16，在水面漂浮电站17的下部安装漂浮装置18，在水面漂浮电站17的上部表面的中部和后部安装非晶硅薄膜太阳能电池19，在水面漂浮电站17的上部表面的前部安装光伏控制器21、汇流箱20，在水面漂浮电站17的上部表面的右侧安装波浪发电控制器22、波浪发电装置23、无线光照传感器24，在水面漂浮电站17的上部表面的左侧安装温差发电控制器25、温差发电装置26、无线温度传感器27；
锂离子电池动力牵引船2通过右牵引绳索15和左牵引绳索16与水面漂浮电站17连接，蓄电锂离子电池8上的充电装置9通过导电线10与水面漂浮电站17上的汇流箱20连接，蓄电锂离子电池8通过导电线10与水质净化装置5连接，蓄电锂离子电池8通过导电线10与动力锂离子电池11连接，动力锂离子电池11通过导电线10与电动机12连接，电动机12通过传动轴13与螺旋桨14连接，汇流箱20通过导电线10与光伏控制器21连接，光伏控制器21通过导电线10与非晶硅薄膜太阳能电池19连接，汇流箱20通过导电线10与波浪发电控制器22连接，波浪发电控制器22通过导电线10与波浪发电装置23连接，波浪发电装置23通过导电线10与无线光照传感器24连接，汇流箱20通过导电线10与温差发电控制器25连接，温差发电控制器25通过导电线10与温差发电装置26连接，温差发电装置26通过导电线10与无线温度传感器27连接，无线光照传感器24和无线温度传感器27通过空中无线电波与网络信息收发储存装置4进行空中联络。
蓄电锂离子电池8和动力锂离子电池11是磷酸铁锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：①为在地球表面上大规模安装和应用推广非晶硅薄膜太阳能电池找到了新的出路，有利于低成本的非晶硅薄膜太阳能电池制造业的持续发展。②将照射到地球表面的水面上的太阳光的光能通过光伏作用转换成电能，储存在锂离子电池中，并运送到需要用电的地方向用电户供给清洁能源，减少环境污染。③用锂离子电池作为牵引船的动力来拖拉水面漂浮电站，比起用汽油发动机或柴油发动机作为动力来拖拉水面漂浮电站，不会造成空气污染和水体污染，既安全，又环保。④在江河湖海中，直接向安装在锂离子电池动力牵引船上的水质净化装置供电，驱动水质净化装置不停地进行水质净化处理，保护水体环境达到卫生的要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
地球上的居民要耗用大量的电力。依靠化石燃料煤炭、石油发电，是造成环境污染的原因。用锂离子电池动力牵引船在江河湖海水面上牵引安装有非晶硅薄膜太阳能电池的水面漂浮电站，太阳光照射柔性的、成本低的非晶硅薄膜太阳能电池产生电流，在光伏发电的过程中不排放二氧化碳、有害气体和其它颗粒物，电流通过导电线经光伏控制器输入汇流箱，安装在水面漂浮电站右侧的波浪发电装置和左侧的温差发电装置产生的电流同时输入汇流箱，从汇流箱输送到锂离子电池动力牵引船上的电流输入蓄电锂离子电池，除了输电给陆地上或海洋上的用电户，更要保证向安装在锂离子电池动力牵引船上的水质净化装置优先供电，满足水质净化装置处理污染水的用电需求，更要保证向动力锂离子电池和电动机供电，作为锂离子电池动力牵引船的动力能源。
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
由水面1上的锂离子电池动力牵引船2、驾驶室3、网络信息收发储存装置4、水质净化装置5、进水管6、出水管7、蓄电锂离子电池8、充电装置9、导电线10、动力锂离子电池11、电动机12、传动轴13、螺旋桨14、右牵引绳索15、左牵引绳索16、水面漂浮电站17、漂浮装置18、非晶硅薄膜太阳能电池19、汇流箱20、光伏控制器21、波浪发电控制器22、波浪发电装置23、无线光照传感器24、温差发电控制器25、温差发电装置26和无线温度传感器27共同组成；
在锂离子电池动力牵引船2的前部安装驾驶室3，在驾驶室3的顶部上安装网络信息收发储存装置4，在驾驶室3的后方安装水质净化装置5、进水管6、出水管7，在锂离子电池动力牵引船2的中部安装蓄电锂离子电池8、充电装置9、导电线10，在锂离子电池动力牵引船2的后部安装动力锂离子电池11、电动机12、传动轴13、螺旋桨14、右牵引绳索15、左牵引绳索16，在水面漂浮电站17的下部安装漂浮装置18，在水面漂浮电站17的上部表面的中部和后部安装非晶硅薄膜太阳能电池19，在水面漂浮电站17的上部表面的前部安装光伏控制器21、汇流箱20，在水面漂浮电站17的上部表面的右侧安装波浪发电控制器22、波浪发电装置23、无线光照传感器24，在水面漂浮电站17的上部表面的左侧安装温差发电控制器25、温差发电装置26、无线温度传感器27；
锂离子电池动力牵引船2通过右牵引绳索15和左牵引绳索16与水面漂浮电站17连接，蓄电锂离子电池8上的充电装置9通过导电线10与水面漂浮电站17上的汇流箱20连接，蓄电锂离子电池8通过导电线10与水质净化装置5连接，蓄电锂离子电池8通过导电线10与动力锂离子电池11连接，动力锂离子电池11通过导电线10与电动机12连接，电动机12通过传动轴13与螺旋桨14连接，汇流箱20通过导电线10与光伏控制器21连接，光伏控制器21通过导电线10与非晶硅薄膜太阳能电池19连接，汇流箱20通过导电线10与波浪发电控制器22连接，波浪发电控制器22通过导电线10与波浪发电装置23连接，波浪发电装置23通过导电线10与无线光照传感器24连接，汇流箱20通过导电线10与温差发电控制器25连接，温差发电控制器25通过导电线10与温差发电装置26连接，温差发电装置26通过导电线10与无线温度传感器27连接，无线光照传感器24和无线温度传感器27通过空中无线电波与网络信息收发储存装置4进行空中联络。
蓄电锂离子电池8和动力锂离子电池11是磷酸铁锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池。
锂离子电池的技术在不断提高，当采用浅深度充放电时，循环次数可达8000次以上，随着电解质和正极材料的改进，工作范围从-45℃—70℃，能量密度高，体积容量和质量容量在不断提高，输出功率大，平均输出电压高，自放电小，循环性能优越，充电效率高，充放电速度快，无需维修，没有环境污染，可以制作成各种形状，使用安全可靠，体积利用率高，适合应用在热带、温带、寒带的水面上作为船的动力或在船上蓄电、运电、充放电、用电。
水面漂浮装置的技术也在不断提高，除了传统的竹筏木排以外，塑料浮筒、不锈钢空心浮筒、泡沫塑料浮筒，还有新型漂浮材料高密度聚乙烯浮块、聚酰亚胺薄膜衬底都能在不同的水域支撑起份量轻的柔性非晶硅薄膜太阳能电池适应一定程度的水面起伏环境，在水面上持续发电，由于流水冲刷非晶硅薄膜太阳能电池的表面降低了电池表面的温度，使水面光伏电站在大多数情况下比陆地光伏电站增加5％—10％的发电量。
水面上存在波浪，用波浪的能量转换电能，叫做波浪发电。利用不同水层之间的温度差异也能转换电能，叫做温差发电。波浪发电和温差发电提供的都是清洁能源。本发明中，在水面漂浮电站的右侧安装有波浪发电装置，在水面漂浮电站的左侧安装有温差发电装置。
锂离子电池动力牵引船牵引水面漂浮电站在水面上从缺少阳光的阴雨天气水域移动到阳光充足的水域，太阳光照射安装在水面漂浮电站上层表面上的大面积的非晶硅薄膜太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、接着通过导电线输入汇流箱，安装在水面上漂浮电站右侧的波浪发电装置产生的电流，除小部分电流通过导电线向无线光照传感器供电外，大部分电流通过导电线输入波浪发电控制器进行调整，从波浪发电控制器输出的电流通过导电线输入汇流箱；安装在水面漂浮电站左侧的温差发电装置产生的电流，除小部分通过导电线向无线温度传感器供电外，大部分电流通过导电线输入温差发电控制器进行调整，从温差发电控制器输出的电流通过导电线输入汇流箱，三股电流输入汇流箱汇合后，从汇流箱输出的电流通过导电线和充电装置输入蓄电锂离子电池，从蓄电锂离子电池输出的小部分电流通过导电线输入动力锂离子电池储存电能，动力锂离子电池通过导电线向电动机供电，在电动机内电能转换成机械能，机械能驱动传动轴带动螺旋桨在水体中快速旋转，螺旋桨在水体中的快速旋转推动锂离子电池动力牵引船在水面上拖拉安装有非晶硅薄膜太阳能电池的水面漂浮电站前进。驾驶员在锂离子电池动力牵引船前部的驾驶室内操纵锂离子电池动力牵引船在水面上拖拉安装有非晶硅薄膜太阳能电池的水面漂浮电站前进，安装在驾驶室顶部的网络信息收发储存装置通过无线通信与安装在水面漂浮电站右侧的无线光照传感器和安装在水面漂浮电站左侧的无线温度传感器时刻保持联络，并将有关数据显示在驾驶室内的显示屏上。蓄电锂离子电池输出的大部分电流，除了向动力锂离子电池和水陆用电户供电外，更要优先向水质净化装置供电，驱动水质净化装置及时处理污染水体，时刻保护好水体的生态环境。
现举出实施例如下：
实施例一：
在全球经济发展的同时，许多地区出现了空气污染、水污染和土壤污染，已影响到许多人的健康。地球上的居民每天要耗用大量的电力，长期依靠化石燃料煤炭、石油来发电，是造成环境污染的主要原因。用磷酸铁锂锂离子电池动力牵引船在江河湖海的水面上牵引安装有非晶硅薄膜太阳能电池的水面漂浮电站，太阳光照射柔性的、具有弱光效应的、成本低的非晶硅薄膜太阳能电池产生电流，在光伏发电的过程中不排放二氧化碳、有害气体和其它颗粒物，电流通过光伏控制器、汇流箱、导电线、充电装置输入蓄电磷酸铁锂锂离子电池，优先向船上的水质净化装置供电，同时由磷酸铁锂锂离子电池动力牵引船将充满电的蓄电磷酸铁锂锂离子电池中的电能输送到供电网，向居住在陆地上的居民住宅、商店、工厂或海洋中的海岛居民住宅、商船编队、钻井平台、海军舰艇、海水淡化装置、水质净化装置或淡水水体中的用电户供电。
实施例二：
在全球经济发展的同时，许多地区出现了空气污染、水污染和土壤污染，已影响到许多人的健康。地球上的居民每天要耗用大量的电力，长期依靠化石燃料煤炭、石油来发电，是造成环境污染的主要原因。用锰酸锂锂离子电池动力牵引船在江河湖海的水面上牵引安装有非晶硅薄膜太阳能电池的水面漂浮电站，太阳光照射柔性的、具有弱光效应的、成本低的非晶硅薄膜太阳能电池产生电流，在光伏发电的过程中不排放二氧化碳、有害气体和其它颗粒物，电流通过光伏控制器、汇流箱、导电线、充电装置输入蓄电锰酸锂锂离子电池优先向船上的水质净化装置供电，同时由锰酸锂锂离子电池动力牵引船将充满电的蓄电锰酸锂锂离子电池中的电能输送到供电网，向居住在陆地上的居民住宅、商店、工厂或海洋中的海岛居民住宅、商船编队、钻井平台、海军舰艇、海水淡化装置、水质净化装置或淡水水体中的用电户供电。
Claims (2)
1.锂离子电池船拖拉的非晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站，其特征是，由水面（1）上的锂离子电池动力牵引船（2）、驾驶室（3）、网络信息收发储存装置（4）、水质净化装置（5）、进水管（6）、出水管（7）、蓄电锂离子电池（8）、充电装置（9）、导电线（10）、动力锂离子电池（11）、电动机（12）、传动轴（13）、螺旋桨（14）、右牵引绳索（15）、左牵引绳索（16）、水面漂浮电站（17）、漂浮装置（18）、非晶硅薄膜太阳能电池（19）、汇流箱（20）、光伏控制器（21）、波浪发电控制器（22）、波浪发电装置（23）、无线光照传感器（24）、温差发电控制器（25）、温差发电装置（26）和无线温度传感器（27）共同组成；
在锂离子电池动力牵引船（2）的前部安装驾驶室（3），在驾驶室（3）的顶部上安装网络信息收发储存装置（4），在驾驶室（3）的后方安装水质净化装置（5）、进水管（6）、出水管（7），在锂离子电池动力牵引船（2）的中部安装蓄电锂离子电池（8）、充电装置（9）、导电线（10），在锂离子电池动力牵引船（2）的后部安装动力锂离子电池（11）、电动机（12）、传动轴（13）、螺旋桨（14）、右牵引绳索（15）、左牵引绳索（16），在水面漂浮电站（17）的下部安装漂浮装置（18），在水面漂浮电站（17）的上部表面的中部和后部安装非晶硅薄膜太阳能电池（19），在水面漂浮电站（17）的上部表面的前部安装光伏控制器（21）、汇流箱（20），在水面漂浮电站（17）的上部表面的右侧安装波浪发电控制器（22）、波浪发电装置（23）、无线光照传感器（24），在水面漂浮电站（17）的上部表面的左侧安装温差发电控制器（25）、温差发电装置（26）、无线温度传感器（27）；
锂离子电池动力牵引船（2）通过右牵引绳索（15）和左牵引绳索（16）与水面漂浮电站（17）连接，蓄电锂离子电池（8）上的充电装置（9）通过导电线（10）与水面漂浮电站（17）上的汇流箱（20）连接，蓄电锂离子电池（8）通过导电线（10）与水质净化装置（5）连接，蓄电锂离子电池（8）通过导电线（10）与动力锂离子电池（11）连接，动力锂离子电池（11）通过导电线（10）与电动机（12）连接，电动机（12）通过传动轴（13）与螺旋桨（14）连接，汇流箱（20）通过导电线（10）与光伏控制器（21）连接，光伏控制器（21）通过导电线（10）与非晶硅薄膜太阳能电池（19）连接，汇流箱（20）通过导电线（10）与波浪发电控制器（22）连接，波浪发电控制器（22）通过导电线（10）与波浪发电装置（23）连接，波浪发电装置（23）通过导电线（10）与无线光照传感器（24）连接，汇流箱（20）通过导电线（10）与温差发电控制器（25）连接，温差发电控制器（25）通过导电线（10）与温差发电装置（26）连接，温差发电装置（26）通过导电线（10）与无线温度传感器（27）连接，无线光照传感器（24）和无线温度传感器（27）通过空中无线电波与网络信息收发储存装置（4）进行空中联络。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池船拖拉的非晶硅薄膜太阳能电池水面漂浮电站，其特征是，所述的蓄电锂离子电池（8）和动力锂离子电池（11）是磷酸铁锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池。
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