CN105179170A - 海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，属于新能源应用技术领域。在海面上漂浮的海面漂浮光伏电站的下部安装浮力材料层，浮力材料层在水体中产生的浮力支撑海面漂浮光伏电站的重量，在海面漂浮光伏电站的表面上安装太阳能电池，在太阳能电池的前方安装控制器、导电线，在控制器和海岛上的储电间之间安装导电线，在浅海区安装钢结构单桩，在钢结构单桩的顶部安装风力发电机，在风力发电机的前部安装风力发电机叶片，在风力发电机与储电间之间安装海底电缆，太阳光照射太阳能电池产生的电流和风力吹动风力发电机产生的电流输入储电间汇流后，通过变压器、输电高压线输入海岛上的山洞中的储电库储存大量的电力资源备用。

Description

海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置

技术领域

本发明涉及海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，属于新能源应用技术领域。

背景技术

近年来，由于保护生态环境的需要，在发电过程中向空气里大量排放二氧化碳的燃煤发电量大幅减少，在发电过程中不向空气里排放二氧化碳的风力发电量和光伏发电量大幅增加，2014年2月中旬，国家能源局印发‘十二五’第四批风电项目核准计划。通知显示，列入‘十二五’第四批风电项目核准计划的项目总装机容量为2760万千瓦。2015年，中国陆上风力发电降温、海上风力发电提速，中国制造海上大型风力发电机的企业有远景能源、华锐风电、金风科技、湘电股份、联合动力和海装风电等，其中无锡的远景能源加大研发投入，有希望进一步降低海上风力发电的成本。中国的水面漂浮光伏电站建设刚刚起步，目前局限在淡水水域，在海面上只有在浮标和灯塔上采用小规模的光伏发电来供电照明，尚无大面积的海面漂浮光伏电站。用发展的眼光来看，由于土地可供资源越来越紧，许多地方已着手在水库、湖泊、河流特别是旅游景区规划建设淡水水域中的水面漂浮光伏电站。在海岛四周直至深海区域规划建设大功率的海面漂浮光伏电站既能形成大的产业，又能增强国家的经济力量和海防力量。2013年和2014年，由于沿海光伏发电站打桩施工中的问题需要解决，无锡同春新能源科技有限公司的发明人在上海国际海洋展览会上，与国内外海洋工程专家进行了广泛的技术交流，参观了国内外许多公司的海洋工程机械和零部件，并出资与顶尖的浮力材料专家合作，制造成功第一块采用达到国际水平的浮力材料制造的水面漂浮太阳能光伏发电组件，2014年已在无锡大运河上漂浮发电成功，吸引了十一科技等大中型光伏发电站设计和总承包企业来洽谈合作。无锡同春新能源科技有限公司已向国家知识产权局申请并获得授权的数十项发明专利和实用新型专利引领水面漂浮光伏电站产业快速发展。

展望未来，在海洋中航行的许多靠柴油机动力、汽油机动力驱动的商船和舰艇要改为靠电力驱动，海军使用的现有靠化学能量的武器要改为靠威力更大的电力的动能武器，海洋能源开发、海洋水环境保护、海洋资源利用都需要大量的电力供应，现有的海岛上没有大型储电设备，在海岛的四周也没有能够将海上太阳能和风能转换成电能的、并向海岛上储电设备输送电流的海面漂浮光伏电站和海上风力发电站。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置。

2015年7月18日无锡日报报道：无锡市江阴临港开发区的远景能源企业因主导研发了超导风机这一对风电领域产生革命性影响的技术，欧盟‘地平线2020’计划近日决定资助该项目1亿元人民币。该项目的成功实施，将大幅度实现风机重量和成本的降低，风电度电成本有望下降至少30%以上。超导风机的优势在于，在输出相同转矩下，其重量可以减轻40%以上，使整个机舱的重量减轻25%，并成比例减少其他原材料的用量，使风电度电成本大幅下降。无锡远景能源制造的海上大型风力发电机安装在浅海区进行风力发电，已能产生良好的经济效益，如今用上超导风机新技术，显著提高了市场竞争力，便能产生更好的经济效益。在中国南海、东海、黄海、渤海中的岛屿周围安装大量的大型风力发电机，充分利用海上的风力资源进行发电，风力发电机产生的电流通过海底电缆输入海岛上的储电间和储电库，储存大量的电力备用。

位于无锡太湖之滨的中船重工702研究所研发成功的蛟龙号深海载人潜水器在2012年就能进入7000米水深作业。蛟龙号舱壁夹层中安装的就是重量轻、耐海水腐蚀的、使用年限在25年以上的达到国际浮力水平的轻质夹芯复合材料，无锡同春新能源科技有限公司试制成功的首块水面漂浮光伏发电组件同样采用达到国际浮力水平的轻质夹芯复合材料，并与国内外生产海洋工程连接件、防水绳、防水胶以及密封控制器、密封逆变器、密封汇流器的企业进行合作，为在淡水中和海水中大量兴建光伏电站做好准备。为了节省提供浮力的浮力材料的用量，必须在浮力材料的上面安装既轻又薄、光电转化效率高的太阳能电池，已有太阳能电池制造企业生产的太阳能电池的厚度只有2毫米，已有太阳能电池制造企业制造的太阳能电池的光电转换效率达到24%，这一切都为在岛屿周围建造新型的水面漂浮光伏电站提供了有利的条件。

在海岛上的山洞内的防潮柜中安装的锂离子电池容量大，可充放电5千至8千次，充放电的速度快，而新研发的水系锂离子电池和水系锂钠离子电池具有价廉质优、无环境污染，使用安全性高的优点，在海岛上电网级别的大规模储能体系中具有潜在的重要应用前景。本发明的目的就是要将缺少电能储备的海岛变成贮藏有大量电能的‘电岛’，既供民用，更供军用。显著提高分散在海洋中的多个岛屿的经济价值和军事价值。

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：

由海面漂浮光伏电站2、浮力材料层3、太阳能电池4、控制器5、导电线6和安装在海岛14上的储电间7、变压器8、输电铁塔9、输电高压线10，以及安装在浅海区的钢结构单桩11、风力发电机叶片12、风力发电机13、海底电缆15共同组成；

在海岛14附近的海面1上漂浮的海面漂浮光伏电站2的下部安装浮力材料层3，在海面漂浮光伏电站2的表面上安装太阳能电池4，在太阳能电池4的前方安装控制器5、导电线6，在海面1中的海岛14上安装储电间7，在储电间7的上方安装变压器8、输电铁塔9，在两座输电铁塔9之间安装输电高压线10，在海岛14附近的浅海区里安装钢结构单桩11，在钢结构单桩11的顶部安装风力发电机13，在风力发电机13的前部安装风力发电机叶片12；

太阳能电池4通过导电线6与控制器5连接，控制器5通过导电线6与储电间7连接，风力发电机13通过海底电缆15与储电间7连接，储电间7通过内部导电线与变压器8和输电铁塔9连接，输电铁塔9通过输电高压线10与输电铁塔9连接，输电铁塔9通过输电高压线10与海岛14上的山洞中的储电库连接。

2.根据权利要求1所述的海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，其特征是，所述的太阳能电池4是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电池或铜铟镓硒太阳能电池或碲化镉太阳能电池或砷化镓太阳能电池。

浮力材料层3的材料是轻质夹芯复合材料或高密度聚乙烯浮块或聚酯材料或木质轻材料浮体或竹质轻材料浮体或不锈钢空心浮筒或塑料空心浮筒。

风力发电机13是2兆瓦至8兆瓦的直驱型风力发电机。

储电间7内的储能电池是锂离子电池或水系锂离子电池或水系锂钠离子电池。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①在海岛周围进行光伏发电和风力发电的过程中，既不向空气中排放二氧化碳，，又不向海洋排放任何污染物，其生产流程十分清洁、卫生、环保。②在海岛周围采用清洁能源发电产生的电力输送到海岛上的储电间和储电库中大量储存备用，使海岛具备向海上船舶、民用设施、军事设施供应大量电流的强大供电能力。③经过多年的探索，实现在海岛周围进行大规模的风力发电和大面积的海面漂浮光伏发电已有希望，加上信息化管理和协同创新，使海岛成为利国、利民的大型供电岛。将海岛周围自然环境中的风能和太阳能转换成可供民用或军用的电能，并在海岛上长期储存电力资源。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

在海面上漂浮的海面漂浮光伏电站的下部安装浮力材料层，浮力材料层在水体中产生的浮力支撑海面漂浮光伏电站的重量，在海面漂浮光伏电站的表面上安装太阳能电池，在太阳能电池的前方安装控制器、导电线，在控制器和海岛上的储电间之间安装导电线，在浅海区安装钢结构单桩，在钢结构单桩的顶部安装风力发电机，在风力发电机的前部安装风力发电机叶片，在风力发电机与储电间之间安装海底电缆，太阳光照射太阳能电池产生的电流和风力吹动风力发电机产生的电流输入储电间汇流后，通过变压器、输电高压线输入海岛上的山洞中的储电库储存大量的电力资源备用。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由海面漂浮光伏电站2、浮力材料层3、太阳能电池4、控制器5、导电线6和安装在海岛14上的储电间7、变压器8、输电铁塔9、输电高压线10，以及安装在浅海区的钢结构单桩11、风力发电机叶片12、风力发电机13、海底电缆15共同组成；

在海岛14附近的海面1上漂浮的海面漂浮光伏电站2的下部安装浮力材料层3，在海面漂浮光伏电站2的表面上安装太阳能电池4，在太阳能电池4的前方安装控制器5、导电线6，在海面1中的海岛14上安装储电间7，在储电间7的上方安装变压器8、输电铁塔9，在两座输电铁塔9之间安装输电高压线10，在海岛14附近的浅海区里安装钢结构单桩11，在钢结构单桩11的顶部安装风力发电机13，在风力发电机13的前部安装风力发电机叶片12；

太阳能电池4通过导电线6与控制器5连接，控制器5通过导电线6与储电间7连接，风力发电机13通过海底电缆15与储电间7连接，储电间7通过内部导电线与变压器8和输电铁塔9连接，输电铁塔9通过输电高压线10与输电铁塔9连接，输电铁塔9通过输电高压线10与海岛14上的山洞中的储电库连接。

2.根据权利要求1所述的海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，其特征是，所述的太阳能电池4是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电池或铜铟镓硒太阳能电池或碲化镉太阳能电池或砷化镓太阳能电池。

浮力材料层3的材料是轻质夹芯复合材料或高密度聚乙烯浮块或聚酯材料或木质轻材料浮体或竹质轻材料浮体或不锈钢空心浮筒或塑料空心浮筒。

风力发电机13是2兆瓦至8兆瓦的直驱型风力发电机。

储电间7内的储能电池是锂离子电池或水系锂离子电池或水系锂钠离子电池。

在海岛附近的海面上建造海面漂浮光伏电站，在海面漂浮光伏电站的下方安装浮力材料层，浮力材料层在水体中产生的浮力足够支撑海面漂浮光伏电站的全部重量，在海面漂浮光伏电站的表面上安装太阳能电池，在太阳能电池的前方安装控制器，太阳光照射太阳能电池产生的电流通过导电线输入控制器进行调整，从控制器输出的电流通过导电线输入海岛上的储电间，在海岛附近的浅海区里安装钢结构单桩，在钢结构单桩的顶部安装风力发电机，在水平轴式风力发电机的前部安装风力发电机叶片，风力吹动风力发电机的叶片旋转，带动风力发电机快速旋转产生的电流通过海底电缆输入海岛上的储电间，光伏电流和风电电流在储电间内汇合后，通过内置导电线输入变压器将低压电变压为高压电，高压电通过输电电塔上的高压输电线输入海岛上的山洞内，再经过适当的电压调整后输入安放在山洞内的储能电池，在使用安全的、容量大的、性能好的储能电池中长期储存备用。由于大量航行在海洋中的商船、军舰以及无人机都将从依靠化石能源驱动转变为依靠电能驱动，许多潜水艇内已安装锂离子动力电池，改造为电动潜水艇，军舰上和岛岸边将越来越多的安装用电量大的动能武器，仅靠柴油机引擎产生的电量是不够用的，海洋上和海岛上过去长期依靠化石能源的地方将逐步改变为依靠电能，未来海上的需电量将快速上升，这就给本专利的实施提供了长期的巨大的市场需求。

现举出实施例如下：

实施例一：

在海面上漂浮的海面漂浮光伏电站的下部安装浮力材料层，浮力材料层在水体中产生的浮力支撑海面漂浮光伏电站的重量，在海面漂浮光伏电站的表面上安装单晶硅太阳能电池，在单晶硅太阳能电池的前方安装控制器、导电线，在控制器和海岛上的储电间之间安装导电线，在浅海区安装钢结构单桩，在钢结构单桩的顶部安装风力发电机，在风力发电机的前部安装风力发电机叶片，在风力发电机与储电间之间安装海底电缆，太阳光照射单晶硅太阳能电池产生的电流和风力吹动风力发电机产生的电流输入储电间汇流后，通过变压器、输电高压线输入海岛上的山洞中的储电库里储存大量的电力资源备用。动用海岛上的库存电力，随时可向航行在海洋上的商船、军舰、潜水艇以及海上无人机、通信设备及时供电。

实施例二：

在海面上漂浮的海面漂浮光伏电站的下部安装浮力材料层，浮力材料层在水体中产生的浮力支撑海面漂浮光伏电站的重量，在海面漂浮光伏电站的表面上安装多晶硅太阳能电池，在多晶硅太阳能电池的前方安装控制器、导电线，在控制器和海岛上的储电间之间安装导电线，在浅海区安装钢结构单桩，在钢结构单桩的顶部安装风力发电机，在风力发电机的前部安装风力发电机叶片，在风力发电机与储电间之间安装海底电缆，太阳光照射多晶硅太阳能电池产生的电流和风力吹动风力发电机产生的电流输入储电间汇流后，通过变压器、输电高压线输入海岛上的山洞中的储电库里储存大量的电力资源备用。动用海岛上的库存电力，随时可向航行在海洋上的商船、军舰、潜水艇以及海上无人机、通信设备及时供电。

Claims (5)

1.海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，其特征是，由海面漂浮光伏电站（2）、浮力材料层（3）、太阳能电池（4）、控制器（5）、导电线（6）和安装在海岛（14）上的储电间（7）、变压器（8）、输电铁塔（9）、输电高压线（10），以及安装在浅海区的钢结构单桩（11）、风力发电机叶片（12）、风力发电机（13）、海底电缆（15）共同组成；

在海岛（14）附近的海面（1）上漂浮的海面漂浮光伏电站（2）的下部安装浮力材料层（3），在海面漂浮光伏电站（2）的表面上安装太阳能电池（4），在太阳能电池（4）的前方安装控制器（5）、导电线（6），在海面（1）中的海岛（14）上安装储电间（7），在储电间（7）的上方安装变压器（8）、输电铁塔（9），在两座输电铁塔（9）之间安装输电高压线（10），在海岛（14）附近的浅海区里安装钢结构单桩（11），在钢结构单桩（11）的顶部安装风力发电机（13），在风力发电机（13）的前部安装风力发电机叶片（12）；

太阳能电池（4）通过导电线（6）与控制器（5）连接，控制器（5）通过导电线（6）与储电间（7）连接，风力发电机（13）通过海底电缆（15）与储电间（7）连接，储电间（7）通过内部导电线与变压器（8）和输电铁塔（9）连接，输电铁塔（9）通过输电高压线（10）与输电铁塔（9）连接，输电铁塔（9）通过输电高压线（10）与海岛（14）上的山洞中的储电库连接。

2.根据权利要求1所述的海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，其特征是，所述的太阳能电池（4）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅太阳能电池或铜铟镓硒太阳能电池或碲化镉太阳能电池或砷化镓太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，其特征是，所述的浮力材料层（3）的材料是轻质夹芯复合材料或高密度聚乙烯浮块或聚酯材料或木质轻材料浮体或竹质轻材料浮体或不锈钢空心浮筒或塑料空心浮筒。

4.根据权利要求1所述的海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，其特征是，所述的风力发电机（13）是2兆瓦至8兆瓦的直驱型风力发电机。

5.根据权利要求1所述的海上风电和水面漂浮光伏电站互补发电的增加电量装置，其特征是，所述的储电间（7）内的储能电池是锂离子电池或水系锂离子电池或水系锂钠离子电池。