CN103839475A - 在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型 - Google Patents

Abstract

本发明涉及在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型，属于海洋清洁能源开发技术领域。海岛山体上的太阳能光伏发电系统和风力发电系统产生的电流分别输入汇流器后进入分流器，从分流器输出的一股电流通过导电线输入电动传送带的电动装置，电能转换成机械能，电动传送带靠机械能运转，将可燃冰密封储运柜通过可燃冰密封储运柜运输通道运进可燃冰密封储运柜储运仓库，可燃冰被从柜中取出并向上运进可燃冰气化车间，从分流器输出的另一股电流通过导电线输入增温装置产生热能增加可燃冰气化车间的温度，减压控制阀开启后气压降低，从可燃冰释放出的甲烷气经过甲烷气检验车间检验、分子筛过滤装置过滤，接着通过输气管道向用户供气。

Description

在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型

技术领域

本发明涉及在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型，属于海洋清洁能源开发技术领域。

背景技术

中国解决京津翼地区和长三角地区多次发生雾霾的最佳技术方案就是大力调整能源结构。长期依赖煤炭发电是形成雾霾的主要原因，在燃煤发电的过程中，火力发电厂高大的烟囱会向空气中排放大量的二氧化碳、二氧化硫和其他损害人类健康的污染物质。二氧化碳会形成温室效益，二氧化硫会产生酸雨，多种污染物质造成空气中的可吸入颗粒物PM10和可入肺细颗粒物PM2.5大量增加，严重危害人体健康。近两年，长江三角洲的无锡市、南通市制订了兴建燃气发电厂的规划，决定用燃气发电来取代燃煤发电，减轻雾霾对生态环境的危害。

中国东部大量兴建燃气发电厂需要有大量的天然气（主要是甲烷气）来保障燃气发电厂的用气需求。现有的‘西气东输’工程能供应许多的天然气，但近年来已出现气源供应紧张，气价开始上涨的问题，地方上提供的沼气量是不够大的，这就需要开辟新的、可以大量提供天然气的来源。中国东部和南部海洋中的可以生产海洋天然气的可燃冰吸引了许多有识之士的眼光。无锡中国船舶重工集团七0二所制造的蛟龙号载人深潜器成功潜入海底1000米深、7000米深，为中国勘探开发海底可燃冰矿开辟了新路。2013年9月4日本项专利的发明人缪同春在上海国际展览中心参加国际海洋学术论坛，上海海洋大学深渊科学技术研究中心主任、‘蛟龙’号载人潜水器总体与集成项目负责人、载人深潜英雄崔维成做了学术报告，缪同春仔细观看了多个国家海洋公司制作的微缩模型，发现缺少在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型。

在广阔的海洋上分布有许多海岛，其中一部分的海岛上既有太阳能资源，又有风能资源。近十年来，中国制造太阳能电池板、太阳能光伏组件的技术有了很大的提高，太阳能电池板的光电转换效率处于世界先进水平，太阳能光伏组件效率的提高使光伏发电量增加许多，制造不同功率的风力发电机的水平同样大大提高。中国国务院李克强总理在2014年3月5日的政府工作报告中提出鼓励发展风能、太阳能、生物质能。开发海底可燃冰矿，要充分利用海岛建造可燃冰加工厂，并充分利用太阳能发电和风力发电来向可燃冰加工厂提供所需要的能源。由于太阳能光伏发电和风力发电的过程中均不排放污染物，避免了造成海洋污染。太阳能发电存在白天和黑夜的变化，风力发电存在风力大小的变化，而风光互补发电可以弥补彼此的缺陷，确保电力的均衡供应。

可燃冰在海底呈固体状态，但将可燃冰从海底搬运到海面上，由于海面上温度升高和压力减小，可燃冰会释放甲烷气到大气层中，在导致全球气候变暖方面，甲烷所起的作用要比二氧化碳大20倍，从而引起强烈的温室效益。在本发明开发和加工可燃冰的技术方案中，始终强调将可燃冰置于密封的可燃冰密封储运柜容器中，置于密封的可燃冰密封储运柜运输通道、可燃冰密封储运柜储运仓库、可燃冰气化车间、甲烷气检验车间和输气管道中运输和加工可燃冰或甲烷气，确保甲烷气不发生洩漏。在密封的条件下，将可燃冰转化为甲烷气，既充分利用了自然资源，又确保了安全生产。从而使从可燃冰制得的天然气燃烧值高，在运输、加工和使用的过程中不向空气中排放废气和残渣等优点得到充分发挥，由于海底可燃冰的储藏量很大，大规模安全开发和加工可燃冰才能满足地球上越来越多的燃气发电厂的用气需求，既满足清洁能源的大量供给，又有效保护地球上的生态环境。

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：

由本建筑模型的正面玻璃窗框1和本建筑模型的正面玻璃窗框1的窗框内的模型的各个组成部分：海岛山体3、海底采矿机器人4、海底可燃冰矿5、可燃冰密封储运柜运输通道6、可燃冰密封储运柜7、可燃冰密封储运柜运输托架8、电动传送带9、风力发电机10、风电储能电池11、风电控制器12、风电逆变器13、导电线14、汇流器15、光伏逆变器16、光伏控制器17、光伏储能电池18、光伏支柱19、太阳能电池20、分流器21、可燃冰密封储运柜储运仓库22、可燃冰气化车间23、减压控制阀24、增温装置25、甲烷气检验车间27、分子筛过滤装置28、增压输气泵29、输气管道30共同组成在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型，在海岛山体3的周围有海水2，在可燃冰气化车间23内放置有可燃冰26；

在海岛山体3的右侧高地上安装分布式太阳能光伏发电系统，分布式太阳能光伏发电系统包括：太阳能电池20、光伏支柱19、导电线14、光伏储能电池18、光伏控制器17、光伏逆变器16、汇流器15，在海岛山体3的左侧高地上安装分布式风力发电系统，分布式风力发电系统包括：风力发电机10、风电储能电池11、风电控制器12、风电逆变器13、导电线14、汇流器15，在汇流器15的下方安装有导电线14、分流器21，在海岛山体3的山腰部安装可燃冰气化车间23，在可燃冰气化车间23的面朝分布式太阳能光伏发电系统和分布式风力发电系统的侧壁上安装增温装置25和减压控制阀24，在可燃冰气化车间23的下方安装可燃冰密封储运柜储运仓库22，在可燃冰密封储运柜储运仓库22的下部安装电动传送带9，在可燃冰密封储运柜储运仓库22面朝海水2的侧壁上安装可燃冰密封储运柜运输通道6，可燃冰密封储运柜运输通道6伸出海岛山体3后向下弯向海水2的平面并在海水2中向下伸长直达海底可燃冰矿5，在可燃冰密封储运柜运输通道6的内部安装电动传送带9，可燃冰密封储运柜储运仓库22与可燃冰密封储运柜运输通道6连接互通，电动传送带9贯穿可燃冰密封储运柜运输通道6和可燃冰密封储运柜储运仓库22的下部，在电动传送带9上安装50个—950个可燃冰密封储运柜运输托架8，在50个—950个可燃冰密封储运柜运输托架8上一对一相应安装50只—950只可燃冰密封储运柜7，在可燃冰密封储运柜运输通道6的下方有海底可燃冰矿5，在海底可燃冰矿5的表面层上有6个—18个海底采矿机器人4，6个—18个海底采矿机器人4采掘海底可燃冰矿5，将掘起的可燃冰26装入可燃冰密封储运柜7密封后，安放在可燃冰密封储运柜运输托架8上运上去；

太阳能电池20通过导电线14与光伏控制器17连接，光伏控制器17通过导电线14与光伏储能电池18连接，光伏控制器17通过导电线14与光伏逆变器16连接，光伏逆变器16通过导电线14与汇流器15连接，风力发电机10通过导电线14与风电控制器12连接，风电控制器12通过导电线14与风电储能电池11连接，风电控制器12通过导电线14与风电逆变器13连接，风电逆变器13通过导电线14与汇流器15连接，汇流器15通过导电线14与分流器21连接，分流器21通过导电线14与增温装置25连接，分流器21通过导电线14与电动传送带9的电动装置连接，可燃冰密封储运柜储运仓库22的下部的电动传送带9与可燃冰密封储运柜运输通道6内的电动传送带9是一条可以连续传送的电动传送带9。

太阳能电池20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化合物太阳能电池。

风力发电机10是水平轴式风力发电机或垂直轴式风力发电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①能源清洁，不污染环境。充分利用海岛上的太阳能资源和风能资源发电，并互为补充，来向可燃冰密封储运柜的运输和可燃冰气化车间增加温度提供电能，由于太阳能发电和风力发电的过程中不排放任何污染物，提供的全部是不污染环境的清洁能源。②在密封的环境中开采、运输、加工可燃冰和利用可燃冰制取的以甲烷为主要成分的天然气，不向空气中洩漏甲烷气，实现天然气安全生产和可燃冰资源充分利用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

海岛山体上的太阳能光伏发电系统和风力发电系统产生的电流分别输入汇流器后进入分流器，从分流器输出的一股电流通过导电线输入电动传送带的电动装置，电能转换成机械能，电动传送带靠机械能运转，将可燃冰密封储运柜通过可燃冰密封储运柜运输通道运进可燃冰密封储运柜储运仓库，可燃冰被从柜中取出并向上运进可燃冰气化车间，从分流器输出的另一股电流通过导电线输入增温装置产生热能增加可燃冰气化车间的温度，减压控制阀开启后气压降低，从可燃冰释放出的甲烷气经过甲烷气检验车间检验、分子筛过滤装置过滤，接着通过输气管道向用户供气。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由本建筑模型的正面玻璃窗框1和本建筑模型的正面玻璃窗框1的窗框内的模型的各个组成部分：海岛山体3、海底采矿机器人4、海底可燃冰矿5、可燃冰密封储运柜运输通道6、可燃冰密封储运柜7、可燃冰密封储运柜运输托架8、电动传送带9、风力发电机10、风电储能电池11、风电控制器12、风电逆变器13、导电线14、汇流器15、光伏逆变器16、光伏控制器17、光伏储能电池18、光伏支柱19、太阳能电池20、分流器21、可燃冰密封储运柜储运仓库22、可燃冰气化车间23、减压控制阀24、增温装置25、甲烷气检验车间27、分子筛过滤装置28、增压输气泵29、输气管道30共同组成在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型，在海岛山体3的周围有海水2，在可燃冰气化车间23内放置有可燃冰26；

在海岛山体3的右侧高地上安装分布式太阳能光伏发电系统，分布式太阳能光伏发电系统包括：太阳能电池20、光伏支柱19、导电线14、光伏储能电池18、光伏控制器17、光伏逆变器16、汇流器15，在海岛山体3的左侧高地上安装分布式风力发电系统，分布式风力发电系统包括：风力发电机10、风电储能电池11、风电控制器12、风电逆变器13、导电线14、汇流器15，在汇流器15的下方安装有导电线14、分流器21，在海岛山体3的山腰部安装可燃冰气化车间23，在可燃冰气化车间23的面朝分布式太阳能光伏发电系统和分布式风力发电系统的侧壁上安装增温装置25和减压控制阀24，在可燃冰气化车间23的下方安装可燃冰密封储运柜储运仓库22，在可燃冰密封储运柜储运仓库22的下部安装电动传送带9，在可燃冰密封储运柜储运仓库22面朝海水2的侧壁上安装可燃冰密封储运柜运输通道6，可燃冰密封储运柜运输通道6伸出海岛山体3后向下弯向海水2的平面并在海水2中向下伸长直达海底可燃冰矿5，在可燃冰密封储运柜运输通道6的内部安装电动传送带9，可燃冰密封储运柜储运仓库22与可燃冰密封储运柜运输通道6连接互通，电动传送带9贯穿可燃冰密封储运柜运输通道6和可燃冰密封储运柜储运仓库22的下部，在电动传送带9上安装50个—950个可燃冰密封储运柜运输托架8，在50个—950个可燃冰密封储运柜运输托架8上一对一相应安装50只—950只可燃冰密封储运柜7，在可燃冰密封储运柜运输通道6的下方有海底可燃冰矿5，在海底可燃冰矿5的表面层上有6个—18个海底采矿机器人4，6个—18个海底采矿机器人4采掘海底可燃冰矿5，将掘起的可燃冰26装入可燃冰密封储运柜7密封后，安放在可燃冰密封储运柜运输托架8上运上去；

太阳能电池20通过导电线14与光伏控制器17连接，光伏控制器17通过导电线14与光伏储能电池18连接，光伏控制器17通过导电线14与光伏逆变器16连接，光伏逆变器16通过导电线14与汇流器15连接，风力发电机10通过导电线14与风电控制器12连接，风电控制器12通过导电线14与风电储能电池11连接，风电控制器12通过导电线14与风电逆变器13连接，风电逆变器13通过导电线14与汇流器15连接，汇流器15通过导电线14与分流器21连接，分流器21通过导电线14与增温装置25连接，分流器21通过导电线14与电动传送带9的电动装置连接，可燃冰密封储运柜储运仓库22的下部的电动传送带9与可燃冰密封储运柜运输通道6内的电动传送带9是一条可以连续传送的电动传送带9。

太阳能电池20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化合物太阳能电池。

风力发电机10是水平轴式风力发电机或垂直轴式风力发电机。

太阳光照射太阳能电池产生直流电，直流电通过导电线输入光伏控制器，从光伏控制器输出的直流电通过导电线输入光伏储能电池储存电能，从光伏控制器输出的直流电通过导电线输入光伏逆变器，在光伏逆变器内直流电转换成交流电，从光伏逆变器输出的交流电通过导电线输入汇流器，风力吹动直流风力发电机产生直流电，直流电通过导电线输入风电控制器，从风电控制器输出的直流电通过导电线输入风电储能电池，从风电控制器输出的直流电通过导电线输入风电逆变器，在风电逆变器内直流电转换成交流电，从风电逆变器输出的交流电通过导电线输入汇流器，光伏电流和风电电流在汇流器中汇合，从汇流器中输出的电流通过导电线输入分流器中进行分流，从分流器中分流出的一股电流通过导电线输入增温装置，在增温装置内，电能转换成热能，热能用于增加可燃冰气化车间内的温度达到20℃，从分流器分流出的另一股电流通过导电线输入电动传送带的电动装置，电能转换成机械能，机械能用于驱动电动传送带连同安装在其上的可燃冰密封储运柜运输托架和可燃冰密封储运柜的传送。在海底可燃冰矿的表面上分布有6个—18个海底采矿机器人进行采掘可燃冰的作业，海底采矿机器人将掘出的可燃冰装进可燃冰密封储运柜进行密封，可燃冰密封储运柜连同其下方的可燃冰密封储运柜运输托架一起安装在电动传送带上，电动传送带的运转将可燃冰密封储运柜经过可燃冰密封储运柜运输通道运进可燃冰密封储运柜储运仓库，在可燃冰密封储运柜储运仓库内自动取出可燃冰，接着将可燃冰向上运进可燃冰气化车间，在可燃冰气化车间内温度达到20℃，减压控制阀开放后可燃冰气化车间内的压力降低到一个大气压，在这样的温度、压力条件下，一个立方米的可燃冰释放出164个立方米以甲烷成分为主的天然气及0.8个立方米的淡水，甲烷气向上输入甲烷气检验车间进行检验，并通过分子筛过滤装置过滤提纯，经过分子筛过滤装置过滤后的高纯度甲烷气输入增压输气泵进行加压，加压后的甲烷气通过输气管道输送给用气客户使用。本发明中从可燃冰开采、装运到甲烷气加工、输出的全部过程都是在密封的空间内进行的，生产过程安全，不会出现甲烷气的洩漏。

现举出实施例如下：

实施例一：

海岛山体上采用单晶硅太阳能电池的太阳能光伏发电系统和使用水平轴式风力发电机的风力发电系统产生的电流分别输入汇流器后进入分流器，从分流器输出的一股电流通过导电线输入电动传送带的电动装置，电能转换成机械能，机械能用于电动传送带的运转，将可燃冰密封储运柜通过可燃冰密封储运柜运输通道运进可燃冰密封储运柜储运仓库，可燃冰被自动从柜中取出并向上运进可燃冰气化车间，从分流器输出的另一股电流通过导电线输入增温装置产生热能增加可燃冰气化车间的温度，减压控制阀开启后气压降低，从可燃冰释放出的甲烷气经过甲烷气检验车间检验、分子筛过滤装置过滤，接着通过输气管道向用户供气。

实施例二：

海岛山体上采用多晶硅太阳能电池的太阳能光伏发电系统和使用垂直轴式风力发电机的风力发电系统产生的电流分别输入汇流器后进入分流器，从分流器输出的一股电流通过导电线输入电动传送带的电动装置，电能转换成机械能，机械能用于电动传送带的运转，将可燃冰密封储运柜通过可燃冰密封储运柜运输通道运进可燃冰密封储运柜储运仓库，可燃冰被自动从柜中取出并向上运进可燃冰气化车间，从分流器输出的另一股电流通过导电线输入增温装置产生热能增加可燃冰气化车间的温度，减压控制阀开启后气压降低，从可燃冰释放出的甲烷气经过甲烷气检验车间检验、分子筛过滤装置过滤，接着通过输气管道向用户供气。

Claims (3)

1.在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型,其特征是，由本建筑模型的正面玻璃窗框（1）和本建筑模型的正面玻璃窗框（1）的窗框内的模型的各个组成部分：海岛山体（3）、海底采矿机器人（4）、海底可燃冰矿（5）、可燃冰密封储运柜运输通道（6）、可燃冰密封储运柜（7）、可燃冰密封储运柜运输托架（8）、电动传送带（9）、风力发电机（10）、风电储能电池（11）、风电控制器（12）、风电逆变器（13）、导电线（14）、汇流器（15）、光伏逆变器（16）、光伏控制器（17）、光伏储能电池（18）、光伏支柱（19）、太阳能电池（20）、分流器（21）、可燃冰密封储运柜储运仓库（22）、可燃冰气化车间（23）、减压控制阀（24）、增温装置（25）、甲烷气检验车间（27）、分子筛过滤装置（28）、增压输气泵（29）、输气管道（30）共同组成在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型，在海岛山体（3）的周围有海水（2），在可燃冰气化车间（23）内放置有可燃冰（26）；

在海岛山体（3）的右侧高地上安装分布式太阳能光伏发电系统，分布式太阳能光伏发电系统包括：太阳能电池（20）、光伏支柱（19）、导电线（14）、光伏储能电池（18）、光伏控制器（17）、光伏逆变器（16）、汇流器（15），在海岛山体（3）的左侧高地上安装分布式风力发电系统，分布式风力发电系统包括：风力发电机（10）、风电储能电池（11）、风电控制器（12）、风电逆变器（13）、导电线（14）、汇流器（15），在汇流器（15）的下方安装有导电线（14）、分流器（21），在海岛山体（3）的山腰部安装可燃冰气化车间（23），在可燃冰气化车间（23）的面朝分布式太阳能光伏发电系统和分布式风力发电系统的侧壁上安装增温装置（25）和减压控制阀（24），在可燃冰气化车间（23）的下方安装可燃冰密封储运柜储运仓库（22），在可燃冰密封储运柜储运仓库（22）的下部安装电动传送带（9），在可燃冰密封储运柜储运仓库（22）面朝海水（2）的侧壁上安装可燃冰密封储运柜运输通道（6），可燃冰密封储运柜运输通道（6）伸出海岛山体（3）后向下弯向海水（2）的平面并在海水（2）中向下伸长直达海底可燃冰矿（5），在可燃冰密封储运柜运输通道（6）的内部安装电动传送带（9），可燃冰密封储运柜储运仓库（22）与可燃冰密封储运柜运输通道（6）连接互通，电动传送带（9）贯穿可燃冰密封储运柜运输通道（6）和可燃冰密封储运柜储运仓库（22）的下部，在电动传送带（9）上安装50个—950个可燃冰密封储运柜运输托架（8），在50个—950个可燃冰密封储运柜运输托架（8）上一对一相应安装50只—950只可燃冰密封储运柜（7），在可燃冰密封储运柜运输通道（6）的下方有海底可燃冰矿（5），在海底可燃冰矿（5）的表面层上有6个—18个海底采矿机器人（4），6个—18个海底采矿机器人（4）采掘海底可燃冰矿（5），将掘起的可燃冰（26）装入可燃冰密封储运柜（7）密封后，安放在可燃冰密封储运柜运输托架（8）上运上去；

太阳能电池（20）通过导电线（14）与光伏控制器（17）连接，光伏控制器（17）通过导电线（14）与光伏储能电池（18）连接，光伏控制器（17）通过导电线（14）与光伏逆变器（16）连接，光伏逆变器（16）通过导电线（14）与汇流器（15）连接，风力发电机（10）通过导电线（14）与风电控制器（12）连接，风电控制器（12）通过导电线（14）与风电储能电池（11）连接，风电控制器（12）通过导电线（14）与风电逆变器（13）连接，风电逆变器（13）通过导电线（14）与汇流器（15）连接，汇流器（15）通过导电线（14）与分流器（21）连接，分流器（21）通过导电线（14）与增温装置（25）连接，分流器（21）通过导电线（14）与电动传送带（9）的电动装置连接，可燃冰密封储运柜储运仓库（22）的下部的电动传送带（9）与可燃冰密封储运柜运输通道（6）内的电动传送带（9）是一条可以连续传送的电动传送带（9）。

2.根据权利要求1所述的在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型，其特征是，所述的太阳能电池（20）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化合物太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的在海岛上利用风光互补的电力的可燃冰加工厂的建筑模型，其特征是，所述的风力发电机（10）是水平轴式风力发电机或垂直轴式风力发电机。