CN103944490B - 一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站，属于光伏新能源应用技术领域。在水体上层中建造靠气囊浮力支撑的太阳能光伏电站浮动平台，在太阳能光伏电站浮动平台的下方连接有保护气囊的硬质框架，气囊放置在保护框架内，开启空气压缩充气机将空气通过进气管充进气囊，用柔性橡胶材料制成的气囊充气后鼓起成为充胀气囊，压力超过时，可以通过排气控制装置和排气管排放气囊中多余的空气。太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入汇流器，接着通过导电线输入光伏控制器调整、调整后的电流经过配电间输入空气压缩充气机作为动力，空气压缩充气机的运转将空气通过进气管输入气囊，气囊充胀产生支撑太阳能光伏电站的浮力。
Description
技术领域
本发明涉及一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站，属于光伏新能源应用技术领域。
背景技术
中国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报，统称为‘雾霾天气’。2013年，中国遭遇历史上最严重的雾霾天气，全国平均雾霾天数达52年来最多，雾霾影响25个省市，100多个大中型城市的平均雾霾天数达到29.9天。2013年12月25日，京津翼晋豫鲁陕苏各省市大气中的细颗粒物PM2.5日均浓度大幅上升。雾霾的频繁出现，说明空气承载力已经到了临界点，人类社会过度的开发，超标的排放，造成雾霾使中小学停课、航班停飞、高速公路封闭、公交线路暂停营运，医院就诊人数大量上升。治理雾霾的根本办法是减少污染源，削减大气污染物。河北省一年燃烧煤炭近三亿吨，对北京市的空气质量造成很大的影响，2014年3月25日至6月底，河北省邯郸市开展拆除烟囱1000根的‘百日攻坚’行动，全面落实削煤、压钢、减排、降尘、控车等措施，加快清洁能源供应。燃烧煤炭减少了，必然会影响供电总量，经济的发展，社会的进步，需要更多的清洁电力的供应。
由于人类社会科学技术的进步，发现太阳能光伏发电可以提供清洁电力，不向空气中排放污染物，是真正的零排放发电。2001年，中国的光伏产业从无锡起源，发展迅猛，已在陆地上、沙漠中兴建了大量的太阳能光伏电站，发出了大量造福人类社会的清洁电力，然而，中国适合建造太阳能光伏电站的陆地面积有限，为了生产能满足全国136072万以上人口的粮食的需要，必须坚守18亿亩耕地红线不动摇。全国太阳能电池制造厂生产的太阳能电池板除了一部分出口非洲、美洲、欧洲、澳洲、日韩外，相当一部分晶硅太阳能电池板要在国内市场安装，大力发展水上太阳能光伏电站是必然趋势，光伏电站投资开发商认为在水体中建造太阳能光伏电站需要多种多样的技术方案，才能适合不同水域、不同土质的施工实际情况，才能在经济核算上可行。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站。
人类在解剖鸟类的呼吸系统时，发现鸟类身体内有非常发达的气囊系统和肺气管相连通。鸟类有9个主要气囊，与主要气囊相通连的气囊遍布于内脏器官、胸肌之间，并有分支伸入大的骨腔内。鸟类的气囊有辅助呼吸，减轻身体重量，减轻器官间摩擦和散热的功能。鸟类的气囊启发人类发明了许多种用于汽车行车安全的气囊，在汽车的安全装置内应用多个不同规格的气囊，使汽车行驶更加安全。
在水上太阳能光伏电站的建设中采用现代气囊新技术，不仅能在水体中提供支撑太阳能光伏电站的浮力，而且能减轻保护气囊的硬质框架内的浮力装置的重量，增强太阳能光伏电站的防碰撞能力。在一个大型气囊的里面，用柔性橡胶隔膜将大型气囊的内部空间分隔成若干个小气室，如果大型气囊碰上暗礁、有一个气室的气囊外壁被戳破而漏气进水，大部分气室完好无损，气囊整体的浮力仍然能够支撑太阳能光伏电站漂浮在水体的上层中。
气囊是一种在柔性的橡胶胶囊中充入压缩空气，利用空气的可压缩性来实现弹性作用，在水体中能提供浮力的器具。近三十年来，制造气囊的材料不断进步，现代气囊的囊壁用层压材料制造，由防老化层—胶粘层—阻气层—胶粘层—编织式戴荷承载层—胶粘层组成。用PVF作为制造防老化层的材料。胶粘层采用比重小于水的轻质浮水橡胶，最外面的一层胶粘层中可以含有耐温性比较好的、弹性也好的硅橡胶，橡胶中要有尼龙66或尼龙6编织的尼龙织物，使囊壁具有很高的冲击强度和撕裂强度，同时伸长率小。阻气层采用丁基涂层材料和尼龙·莎纶薄膜材料，用涤纶织造编织式载荷承载层。对层压材料的性能还要求既耐高温，TPE—E是一种制造气囊的新材料，具有橡胶的弹性和热塑性塑料的刚性，易加工和良好的耐热性。由于气囊结构简单，制造快捷，便于存放、运输和维护，比制造其他同样体积的容器的成本低，预计在未来水上太阳能光伏电站的大发展中，气囊的使用量会越来越大。
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：
由安装在水体1上面的太阳能光伏电站浮动平台2、保护气囊的硬质框架3、气囊4、光伏支架5、压力传感器6、压力数值表7、排气控制装置8、排气管9、空气压缩充气机10、进气管11、固定桩12、固定索13、太阳能电池14、导电线15、汇流器16、光伏控制器17、配电间18、输出电缆19共同组成一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站；
在太阳能光伏电站浮动平台2的下方安装保护气囊的硬质框架3，在保护气囊的硬质框架3内安装气囊4，在太阳能光伏电站浮动平台2的台面上的右侧安装固定桩12、排气控制装置8、排气管9、压力传感器6、压力数值表7，在固定桩12上套系有固定索13，在太阳能光伏电站浮动平台2的台面上的中部安装光伏支架5、太阳能电池14、导电线15、汇流器16、光伏控制器17，在太阳能光伏电站浮动平台2的台面上的左侧安装配电间18、空气压缩充气机10、进气管11，从配电间18的外侧面上引出输出电缆19；
太阳能电池14通过导电线15与汇流器16连接，汇流器16通过导电线15与光伏控制器17连接，光伏控制器17通过导电线15与配电间18连接，配电间18通过输出电缆19与外部供电网连接，配电间18通过导电线15与空气压缩充气机10连接，空气压缩充气机10通过进气管11与气囊4连接，气囊4通过排气管9与排气控制装置8连接。
太阳能电池14是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或柔性非晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。
气囊4的制造材料是橡胶或TPEE塑料或PA6塑料或PA66塑料。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：①气囊制造成本低，容易普及推广，有利于水上太阳能光伏电站降低造价，加快发展清洁能源，减少用煤炭发电。②促进气囊制造技术的发展，有利于将制造气囊的新技术应用到水上太阳能光伏电站上，减轻水上太阳能光伏电站的整体重量，提高水上太阳能光伏电站的安全性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
在水体上层中建造靠气囊浮力支撑的太阳能光伏电站浮动平台，在太阳能光伏电站浮动平台的下方连接有保护气囊的硬质框架，气囊放置在保护框架内，开启空气压缩充气机将空气通过进气管充进气囊，用柔性橡胶材料制成的气囊充气后鼓起成为充胀气囊，压力超过时，可以通过排气控制装置和排气管排放气囊中多余的空气。太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入汇流器，接着通过导电线输入光伏控制器调整、调整后的电流经过配电间输入空气压缩充气机作为动力，空气压缩充气机的运转将空气通过进气管输入气囊，气囊充胀产生支撑太阳能光伏电站的浮力。
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
由安装在水体1上面的太阳能光伏电站浮动平台2、保护气囊的硬质框架3、气囊4、光伏支架5、压力传感器6、压力数值表7、排气控制装置8、排气管9、空气压缩充气机10、进气管11、固定桩12、固定索13、太阳能电池14、导电线15、汇流器16、光伏控制器17、配电间18、输出电缆19共同组成一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站；
在太阳能光伏电站浮动平台2的下方安装保护气囊的硬质框架3，在保护气囊的硬质框架3内安装气囊4，在太阳能光伏电站浮动平台2的台面上的右侧安装固定桩12、排气控制装置8、排气管9、压力传感器6、压力数值表7，在固定桩12上套系有固定索13，在太阳能光伏电站浮动平台2的台面上的中部安装光伏支架5、太阳能电池14、导电线15、汇流器16、光伏控制器17，在太阳能光伏电站浮动平台2的台面上的左侧安装配电间18、空气压缩充气机10、进气管11，从配电间18的外侧面上引出输出电缆19；
太阳能电池14通过导电线15与汇流器16连接，汇流器16通过导电线15与光伏控制器17连接，光伏控制器17通过导电线15与配电间18连接，配电间18通过输出电缆19与外部供电网连接，配电间18通过导电线15与空气压缩充气机10连接，空气压缩充气机10通过进气管11与气囊4连接，气囊4通过排气管9与排气控制装置8连接。
太阳能电池14是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或柔性非晶硅太阳能电池或化合物太阳能电池。
气囊4的制造材料是橡胶或TPEE塑料或PA6塑料或PA66塑料。
太阳光照射太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入汇流器，接着通过导电线输入光伏控制器进行调整、调整后的电流通过导电线输入配电间，这里的配电间是一个特殊的、大的工作空间，配电间既安装有配电设备，还安装有储能装置和逆变器，储能装置可以将输入配电间的电流储存一段时间，逆变器可用于将直流电转换成交流电，从配电间输出的电流通过导电线输入空气压缩充气机，在空气压缩充气机内电能转换成机械能，空气压缩充气机的机械运动将空气通过进气管压缩进气囊，空气的压缩产生弹性作用鼓胀气囊，压缩空气对气囊内层壁上产生压力，使安装在内层壁上的压力传感器的感应元件感知到压力的变化，这种压力大小的变化在压力传感器内转换成电信号的变化，电信号的变化传输到压力数值表上显示出相应的数值。如果气囊在水体中产生的向上浮力能够支撑太阳能光伏电站的向下的全部重力，就可以暂停空气压缩充气机的运转、暂停向气囊中充气。如果气囊内部的压缩空气对气囊内层壁上产生的压力过大，操作人员可以操作排气控制装置驱动排气管向外界排出一部分空气，恢复气囊内的空气压力达到正常的数值，就能确保气囊的安全使用，实现气囊在水体中的向上浮力与太阳能光伏电站的向下重力之间的平衡，确保太阳能光伏电站浮动平台浮动在水面以上正常运营。
现举出实施例如下：
实施例一：
在水体上层中建造靠气囊浮力支撑的太阳能光伏电站浮动平台，在太阳能光伏电站浮动平台的下方连接有保护气囊的硬质框架，橡胶气囊放置在保护框架内，开启空气压缩充气机压缩空气通过进气管充进气囊，用柔性橡胶材料制成的气囊充气后鼓起成为充胀气囊，压力超过时，可以通过排气控制装置和排气管排放气囊中多余的空气。太阳光照射单晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入汇流器，接着通过导电线输入光伏控制器调整、调整后的电流经过配电间输入空气压缩充气机作为动力，空气压缩充气机的运转将空气通过进气管输入气囊，气囊充胀产生支撑太阳能光伏电站的浮力。
实施例二：
在水体上层中建造靠气囊浮力支撑的太阳能光伏电站浮动平台，在太阳能光伏电站浮动平台的下方连接有保护气囊的硬质框架，TPE—E材料气囊放置在保护框架内，开启空气压缩充气机压缩空气通过进气管充进气囊，用柔性橡胶材料制成的气囊充气后鼓起成为充胀气囊，压力超过时，可以通过排气控制装置和排气管排放气囊中多余的空气。太阳光照射多晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入汇流器，接着通过导电线输入光伏控制器调整、调整后的电流经过配电间输入空气压缩充气机作为动力，空气压缩充气机的运转将空气通过进气管输入气囊，气囊充胀产生支撑太阳能光伏电站的浮力。
Claims (3)
1.一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站,其特征是，由安装在水体（1）上面的太阳能光伏电站浮动平台（2）、保护气囊的硬质框架（3）、气囊（4）、光伏支架（5）、压力传感器（6）、压力数值表（7）、排气控制装置（8）、排气管（9）、空气压缩充气机（10）、进气管（11）、固定桩（12）、固定索（13）、太阳能电池（14）、导电线（15）、汇流器（16）、光伏控制器（17）、配电间（18）、输出电缆（19）共同组成一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站；
在太阳能光伏电站浮动平台（2）的下方安装保护气囊的硬质框架（3），在保护气囊的硬质框架（3）内安装气囊（4），在太阳能光伏电站浮动平台（2）的台面上的右侧安装固定桩（12）、排气控制装置（8）、排气管（9）、压力传感器（6）、压力数值表（7），在固定桩（12）上套系有固定索（13），在太阳能光伏电站浮动平台（2）的台面上的中部安装光伏支架（5）、太阳能电池（14）、导电线（15）、汇流器（16）、光伏控制器（17），在太阳能光伏电站浮动平台（2）的台面上的左侧安装配电间（18）、空气压缩充气机（10）、进气管（11），从配电间（18）的外侧面上引出输出电缆（19）；
太阳能电池（14）通过导电线（15）与汇流器（16）连接，汇流器（16）通过导电线（15）与光伏控制器（17）连接，光伏控制器（17）通过导电线（15）与配电间（18）连接，配电间（18）通过输出电缆（19）与外部供电网连接，配电间（18）通过导电线（15）与空气压缩充气机（10）连接，空气压缩充气机（10）通过进气管（11）与气囊（4）连接，气囊（4）通过排气管（9）与排气控制装置（8）连接。
2.根据权利要求1所述的一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站，其特征是，所述的太阳能电池（14）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或柔性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所述的一种靠水体上层中气囊浮力支撑的太阳能光伏电站，其特征是，所述的气囊（4）的制造材料是橡胶或TPEE塑料或PA6塑料或PA66塑料。
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