CN104079234A - 锂离子电池船拖拉的砷化镓薄膜太阳能电池水面漂浮电站 - Google Patents
锂离子电池船拖拉的砷化镓薄膜太阳能电池水面漂浮电站 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及锂离子电池船拖拉的砷化镓薄膜太阳能电池水面漂浮电站，属于新能源应用技术领域。锂离子电池动力牵引船甲通过左牵引绳索，锂离子电池动力牵引船乙通过右牵引绳索拖拉水面漂浮电站行驶在水面上。阳光照射安装在水面漂浮电站上的砷化镓薄膜太阳能电池产生的电流通过导电线输入光伏控制器、分流器，从分流器输出的电流通过一根导电线输入充电装置甲、蓄电锂离子电池甲，从蓄电锂离子电池甲向旋转灯塔、探照灯、动力锂离子电池甲和电动机甲供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。从分流器输出的电流通过另一根导电线输入充电装置乙、蓄电锂离子电池乙，从蓄电锂离子电池乙向动力锂离子电池乙和电动机乙供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。
Description
技术领域
本发明涉及锂离子电池船拖拉的砷化镓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
近十年来，全世界的人口数量迅速增加，预计到2014年将达到72亿人，到2040年将达到80亿人。2011年中国人均用电量3483千瓦时，比上年增加351千瓦时，超过世界平均水平，预计2030年前，中国的人口数量、人均用电量水平和电力供给仍会增加。人类社会自工业化以来的二百多年里，大量燃烧煤炭和石油发电，促进了工业生产，提高了人民的生活水平，同时向空气中排放了大量的二氧化碳、二氧化硫和污染颗粒物。地球表面上大气层中二氧化碳浓度的增加，导致地球表面上出现温室效应、引起了气候变化，洪水、干旱、高温已经影响到许多人群的生活。地球表面上大气层中二氧化硫浓度的增加，导致地球表面上频降酸雨，酸雨腐蚀了大量的建筑物和文物古迹，酸化的海水和酸化的淡水已影响到鱼类和虾类的正常生长。地球表面上大量增加的污染物，造成了空气污染、水体污染和土壤污染，使生态环境质量下降。环境承载污染物的容量是有限度的，治理环境污染是不容易的。目前的能源革命，已提出多使用清洁能源，少使用或不使用化石能源，清洁能源有太阳能、风能、海洋能，太阳能光伏发电技术是值得大量推广、广泛应用的清洁能源技术，一方面要生产用更多的原材料制造的太阳能电池，一方面要尽量增加太阳能电池的安装面积，才能增加利用清洁能源发电的数量。
2014年5月12日，中共江苏省委书记罗志军在江阴市考察了国电光伏（江苏）有限公司。国电公司研发的砷化镓柔性薄膜太阳能电池，各项指标达到世界先进水平，成为国内唯一掌握制造先进的柔性砷化镓太阳能电池技术的企业。罗志军强调，江苏省作为光伏产业第一大省，要进一步加强关键技术研发，搞好新技术储备，抢占未来产业竞争的制高点。有了大规模制造的柔性砷化镓薄膜太阳能电池，可是安装大量柔性砷化镓薄膜太阳能电池进行光伏发电的应用技术不足。
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砷化镓薄膜太阳能电池水面漂浮电站。
砷化镓薄膜太阳能电池有许多的优点：①抗辐射。适合用于太空光伏电站，是航天飞行器高性能、长寿命的空间主电源，2011年中国发射的‘天宫’一号空间实验室，就是采用三结砷化镓太阳能电池在空中供电的。②耐高温。在250℃的条件下，光电转换性能仍然良好，适合制作聚光薄膜太阳能电池，在高效聚光器下，砷化镓薄膜太阳能电池的光电转换效率达到28%，超过了所有硅太阳能电池的光电转换效率。③发展前景好。砷化镓太阳能电池是一种直接带隙的半导体材料，其能隙处于吸收太阳光较多的最佳值，未来将量子点太阳能电池和叠层太阳能电池等新技术应用到砷化镓薄膜太阳能电池上，其光电转换效率有希望突破30%。薄膜太阳能电池的光电转换效率越高，说明用清洁能源发电比用化石能源发电的市场竞争力提高了。
地球上的陆地面积只占地球表面积的29%，有限的陆地面积上要种植粮食作物和经济作物，保证大量人口吃饭穿衣的需要，要向房地产供应土地，满足大量人口住房的需要，在陆地上建造光伏电站、安装大面积的太阳能电池需要占用大片的土地，硅太阳能电池光伏电站占用土地的时间长达25年，能源与种粮、种菜、建房、绿化、交通的用地矛盾越来越大。砷化镓薄膜太阳能电池制造企业希望有大的、可以接受阳光照射的、大量安装砷化镓薄膜太阳能电池的面积，这个大面积只能在占地球表面积71%的水面上来落实，其中海洋面积占70%，淡水水面占1%，特别是柔性砷化镓薄膜太阳能电池适合安装在水面漂浮电站的上部表面上进行随波逐浪的光伏发电，在海洋、湖泊、江河、水库进行不排放二氧化碳、二氧化硫和污染颗粒物的清洁能源发电。只有大力发展水上光伏发电向人类社会大量提供清洁电力，才能减少人类社会对使用化石能源发电的依赖，加快全球治理污染的进程。
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甲2、驾驶室甲3、网络信息收发储存装置甲4、旋转灯塔5、探照灯6、蓄电锂离子电池甲7、充电装置甲8、导电线9、动力锂离子电池甲10、电动机甲11、传动轴甲12、螺旋桨甲13、锂离子电池动力牵引船乙14、驾驶室乙15、网络信息收发储存装置乙16、蓄电锂离子电池乙17、充电装置乙18、动力锂离子电池乙19、电动机乙20、传动轴乙21、螺旋桨乙22、水面漂浮电站23、漂浮装置24、分流器25、光伏控制器26、砷化镓薄膜太阳能电池27、右牵引绳索28、左牵引绳索29共同组成；
在锂离子电池动力牵引船甲2的前部安装驾驶室甲3、在驾驶室甲3的顶部上安装网络信息收发储存装置甲4，在驾驶室甲3的后方安装旋转灯塔5，在旋转灯塔5的顶部设置有探照灯6，在锂离子电池动力牵引船甲2的中部安装蓄电锂离子电池甲7、充电装置甲8、导电线9，在锂离子电池动力牵引船甲2的后部安装动力锂离子电池甲10、电动机甲11、传动轴甲12、螺旋桨甲13、左牵引绳索29，在锂离子电池动力牵引船乙14的前部安装驾驶室乙15，在驾驶室乙15的顶部上安装网络信息收发储存装置乙16，在锂离子电池动力牵引船乙14的中部安装蓄电锂离子电池乙17、充电装置乙18、导电线9，在锂离子电池动力牵引船乙14的后部安装动力锂离子电池乙19、电动机乙20、传动轴乙21、螺旋桨乙22、右牵引绳索28，在水面漂浮电站23的下部安装漂浮装置24，在水面漂浮电站23的上部表面上的前部安装分流器25、光伏控制器26、导电线9，在水面漂浮电站23的上部表面上的中部和后部安装砷化镓薄膜太阳能电池27；
在锂离子电池动力牵引船甲2上，蓄电锂离子电池甲7通过导电线9与旋转灯塔5、探照灯6、驾驶室甲3和网络信息收发储存装置甲4连接，蓄电锂离子电池甲7通过导电线9与动力锂离子电池甲10连接，动力锂离子电池甲10通过导电线9与电动机甲11连接，电动机甲11通过传动轴甲12与螺旋桨甲13连接，蓄电锂离子电池甲7上的充电装置甲8通过导电线9与水面漂浮电站23上的分流器25连接，锂离子电池动力牵引船甲2通过左牵引绳索29与水面漂浮电站23连接，在锂离子电池动力牵引船乙14上，蓄电锂离子电池乙17通过导电线9与动力锂离子电池乙19连接，动力锂离子电池乙19通过导电线9与电动机乙20连接，电动机乙20通过传动轴乙21与螺旋桨乙22连接，蓄电锂离子电池乙17上的充电装置乙18通过导电线9与水面漂浮电站23上的分流器25连接，锂离子电池动力牵引船乙14通过右牵引绳索28与水面漂浮电站23连接，在水面漂浮电站23的上部表面上，砷化镓薄膜太阳能电池27通过导电线9与光伏控制器26连接，光伏控制器26通过导电线9与分流器25连接。
蓄电锂离子电池甲7、动力锂离子电池甲10、蓄电锂离子电池乙17和动力锂离子电池乙19是磷酸铁锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：①在地球赤道附近的、阳光照射强烈的高温海面上，行驶着安装有柔性砷化镓薄膜太阳能电池的水面漂浮电站，由于砷化镓薄膜太阳能电池耐高温，在热带海面上能正常发电，向安装在锂离子电池动力牵引船甲上的旋转灯塔和探照灯供电，探照灯发射的明亮光柱照亮航道上的标志物，确保航行安全。②由于砷化镓薄膜太阳能电池的光电转化效率高，在单位面积上的发电量相对较大，所以通过分流器分别向锂离子电池动力牵引船甲上的蓄电锂离子电池甲、动力锂离子电池甲和锂离子电池动力牵引船乙上的蓄电锂离子电池乙、动力锂离子电池乙输入电流，用四只锂离子电池的更大的储电容量来接纳从砷化镓薄膜太阳能电池输出的更大量的电流。砷化镓薄膜太阳能电池水面漂浮电站的发电量大，使用效益好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
锂离子电池动力牵引船甲通过左牵引绳索，锂离子电池动力牵引船乙通过右牵引绳索拖拉水面漂浮电站行驶在水面上。阳光照射安装在水面漂浮电站上的砷化镓薄膜太阳能电池产生的电流通过导电线输入光伏控制器、分流器，从分流器输出的电流通过一根导电线输入充电装置甲、蓄电锂离子电池甲，从蓄电锂离子电池甲向旋转灯塔、探照灯、动力锂离子电池甲和电动机甲供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。从分流器输出的电流通过另一根导电线输入充电装置乙、蓄电锂离子电池乙，从蓄电锂离子电池乙向动力锂离子电池乙和电动机乙供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。
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甲2、驾驶室甲3、网络信息收发储存装置甲4、旋转灯塔5、探照灯6、蓄电锂离子电池甲7、充电装置甲8、导电线9、动力锂离子电池甲10、电动机甲11、传动轴甲12、螺旋桨甲13、锂离子电池动力牵引船乙14、驾驶室乙15、网络信息收发储存装置乙16、蓄电锂离子电池乙17、充电装置乙18、动力锂离子电池乙19、电动机乙20、传动轴乙21、螺旋桨乙22、水面漂浮电站23、漂浮装置24、分流器25、光伏控制器26、砷化镓薄膜太阳能电池27、右牵引绳索28、左牵引绳索29共同组成；
在锂离子电池动力牵引船甲2的前部安装驾驶室甲3、在驾驶室甲3的顶部上安装网络信息收发储存装置甲4，在驾驶室甲3的后方安装旋转灯塔5，在旋转灯塔5的顶部设置有探照灯6，在锂离子电池动力牵引船甲2的中部安装蓄电锂离子电池甲7、充电装置甲8、导电线9，在锂离子电池动力牵引船甲2的后部安装动力锂离子电池甲10、电动机甲11、传动轴甲12、螺旋桨甲13、左牵引绳索29，在锂离子电池动力牵引船乙14的前部安装驾驶室乙15，在驾驶室乙15的顶部上安装网络信息收发储存装置乙16，在锂离子电池动力牵引船乙14的中部安装蓄电锂离子电池乙17、充电装置乙18、导电线9，在锂离子电池动力牵引船乙14的后部安装动力锂离子电池乙19、电动机乙20、传动轴乙21、螺旋桨乙22、右牵引绳索28，在水面漂浮电站23的下部安装漂浮装置24，在水面漂浮电站23的上部表面上的前部安装分流器25、光伏控制器26、导电线9，在水面漂浮电站23的上部表面上的中部和后部安装砷化镓薄膜太阳能电池27；
在锂离子电池动力牵引船甲2上，蓄电锂离子电池甲7通过导电线9与旋转灯塔5、探照灯6、驾驶室甲3和网络信息收发储存装置甲4连接，蓄电锂离子电池甲7通过导电线9与动力锂离子电池甲10连接，动力锂离子电池甲10通过导电线9与电动机甲11连接，电动机甲11通过传动轴甲12与螺旋桨甲13连接，蓄电锂离子电池甲7上的充电装置甲8通过导电线9与水面漂浮电站23上的分流器25连接，锂离子电池动力牵引船甲2通过左牵引绳索29与水面漂浮电站23连接，在锂离子电池动力牵引船乙14上，蓄电锂离子电池乙17通过导电线9与动力锂离子电池乙19连接，动力锂离子电池乙19通过导电线9与电动机乙20连接，电动机乙20通过传动轴乙21与螺旋桨乙22连接，蓄电锂离子电池乙17上的充电装置乙18通过导电线9与水面漂浮电站23上的分流器25连接，锂离子电池动力牵引船乙14通过右牵引绳索28与水面漂浮电站23连接，在水面漂浮电站23的上部表面上，砷化镓薄膜太阳能电池27通过导电线9与光伏控制器26连接，光伏控制器26通过导电线9与分流器25连接。
蓄电锂离子电池甲7、动力锂离子电池甲10、蓄电锂离子电池乙17和动力锂离子电池乙19是磷酸铁锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池。
水面漂浮电站下部的漂浮装置中使用的漂浮材料提供的浮力必须支撑起水面漂浮电站的全部重量。由于水面开发的需要，特别是海洋开发的需要，高密度PE发泡材料、EVA橡塑发泡材料、聚合物基高强度轻质漂浮材料、热固性轻质高分子复合漂浮材料、高强度高浮力的聚氨酯发泡材料，闭孔泡沫漂浮材料、纳米塑料泡沫漂浮材料、管道漂浮材料、空心球漂浮材料的开发和实际应用，为建造能够长时间提供足够浮力的漂浮装置创造了条件。
强烈的太阳光照射安装在水面漂浮电站的上部表面上的砷化镓薄膜太阳能电池产生的电流通过导电线输入光伏控制器，从光伏控制器输出的电流通过导电线输入分流器，从分流器输出的一股电流通过导电线输入锂离子电池动力牵引船甲上的蓄电锂离子电池甲，从蓄电锂离子电池甲向前方输出的电流通过导电线输入旋转灯塔、探照灯、驾驶室甲和网络信息收发储存装置甲，从蓄电锂离子电池甲向后方输出的电流通过导电线输入动力锂离子电池甲和电动机甲。从分流器输出的另一股电流通过导电线输入锂离子电池动力牵引船乙上的蓄电锂离子电池乙，从蓄电锂离子电池乙向前方输出的电流通过导电线输入驾驶室乙、网络信息收发储存装置乙，从蓄电锂离子电池乙向后方输出的电流通过导电线输入动力锂离子电池乙和电动机乙。网络信息收发储存装置甲和网络信息收发储存装置乙通过无线通信与指挥所保持无线通信联络。值得提到的是，新时代电池江阴有限公司制造的船用优质动力锂离子电池为本项专利的实施创造了更好的条件。
现举出实施例如下：
实施例一：
磷酸铁锂锂离子电池动力牵引船甲通过左牵引绳索，磷酸铁锂锂离子电池动力牵引船乙通过右牵引绳索合力拖拉水面漂浮电站行驶在水面上。强烈的太阳光照射安装在水面漂浮电站上部表面上的砷化镓薄膜太阳能电池产生的电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、从光伏控制器输出的电流通过导电线输入分流器，从分流器输出的电流通过一根导电线输入充电装置甲、蓄电磷酸铁锂锂离子电池甲，从蓄电磷酸铁锂锂离子电池甲向前方输出的电流通过导电线向旋转灯塔、探照灯、驾驶室甲和网络信息收发储存装置甲供电，从蓄电磷酸铁锂锂离子电池甲向后方输出的电流通过导电线向动力磷酸铁锂锂离子电池甲和电动机甲供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。从分流器输出的电流通过另一根导电线输入充电装置乙、蓄电磷酸铁锂锂离子电池乙，从蓄电磷酸铁锂锂离子电池乙向前方输送的电流通过导电线向驾驶室乙、网络信息收发储存装置乙供电，从蓄电磷酸铁锂锂离子电池乙向后方输送的电流通过导电线向动力磷酸铁锂锂离子电池乙和电动机乙供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。
实施例二：
钴酸锂锂离子电池动力牵引船甲通过左牵引绳索，钴酸锂锂离子电池动力牵引船乙通过右牵引绳索合力拖拉水面漂浮电站行驶在水面上。强烈的太阳光照射安装在水面漂浮电站上部表面上的砷化镓薄膜太阳能电池产生的电流通过导电线输入光伏控制器进行调整、从光伏控制器输出的电流通过导电线输入分流器，从分流器输出的电流通过一根导电线输入充电装置甲、蓄电钴酸锂锂离子电池甲，从蓄电钴酸锂锂离子电池甲向前方输出的电流通过导电线向旋转灯塔、探照灯、驾驶室甲和网络信息收发储存装置甲供电，从蓄电钴酸锂锂离子电池甲向后方输出的电流通过导电线向动力钴酸锂锂离子电池甲和电动机甲供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。从分流器输出的电流通过另一根导电线输入充电装置乙、蓄电钴酸锂锂离子电池乙，从蓄电钴酸锂锂离子电池乙向前方输送的电流通过导电线向驾驶室乙、网络信息收发储存装置乙供电，从蓄电钴酸锂锂离子电池乙向后方输送的电流通过导电线向动力钴酸锂锂离子电池乙和电动机乙供电，产生拖拉水面漂浮电站的动力。
Claims (2)
1.锂离子电池船拖拉的砷化镓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甲（2）、驾驶室甲（3）、网络信息收发储存装置甲（4）、旋转灯塔（5）、探照灯（6）、蓄电锂离子电池甲（7）、充电装置甲（8）、导电线（9）、动力锂离子电池甲（10）、电动机甲（11）、传动轴甲（12）、螺旋桨甲（13）、锂离子电池动力牵引船乙（14）、驾驶室乙（15）、网络信息收发储存装置乙（16）、蓄电锂离子电池乙（17）、充电装置乙（18）、动力锂离子电池乙（19）、电动机乙（20）、传动轴乙（21）、螺旋桨乙（22）、水面漂浮电站（23）、漂浮装置（24）、分流器（25）、光伏控制器（26）、砷化镓薄膜太阳能电池（27）、右牵引绳索（28）、左牵引绳索（29）共同组成；
在锂离子电池动力牵引船甲（2）的前部安装驾驶室甲（3）、在驾驶室甲（3）的顶部上安装网络信息收发储存装置甲（4），在驾驶室甲（3）的后方安装旋转灯塔（5），在旋转灯塔（5）的顶部设置有探照灯（6），在锂离子电池动力牵引船甲（2）的中部安装蓄电锂离子电池甲（7）、充电装置甲（8）、导电线（9），在锂离子电池动力牵引船甲（2）的后部安装动力锂离子电池甲（10）、电动机甲（11）、传动轴甲（12）、螺旋桨甲（13）、左牵引绳索（29），在锂离子电池动力牵引船乙（14）的前部安装驾驶室乙（15），在驾驶室乙（15）的顶部上安装网络信息收发储存装置乙（16），在锂离子电池动力牵引船乙（14）的中部安装蓄电锂离子电池乙（17）、充电装置乙（18）、导电线（9），在锂离子电池动力牵引船乙（14）的后部安装动力锂离子电池乙（19）、电动机乙（20）、传动轴乙（21）、螺旋桨乙（22）、右牵引绳索（28），在水面漂浮电站（23）的下部安装漂浮装置（24），在水面漂浮电站（23）的上部表面上的前部安装分流器（25）、光伏控制器（26）、导电线（9），在水面漂浮电站（23）的上部表面上的中部和后部安装砷化镓薄膜太阳能电池（27）；
在锂离子电池动力牵引船甲（2）上，蓄电锂离子电池甲（7）通过导电线（9）与旋转灯塔（5）、探照灯（6）、驾驶室甲（3）和网络信息收发储存装置甲（4）连接，蓄电锂离子电池甲（7）通过导电线（9）与动力锂离子电池甲（10）连接，动力锂离子电池甲（10）通过导电线（9）与电动机甲（11）连接，电动机甲（11）通过传动轴甲（12）与螺旋桨甲（13）连接，蓄电锂离子电池甲（7）上的充电装置甲（8）通过导电线（9）与水面漂浮电站（23）上的分流器（25）连接，锂离子电池动力牵引船甲（2）通过左牵引绳索（29）与水面漂浮电站（23）连接，在锂离子电池动力牵引船乙（14）上，蓄电锂离子电池乙（17）通过导电线（9）与动力锂离子电池乙（19）连接，动力锂离子电池乙（19）通过导电线（9）与电动机乙（20）连接，电动机乙（20）通过传动轴乙（21）与螺旋桨乙（22）连接，蓄电锂离子电池乙（17）上的充电装置乙（18）通过导电线（9）与水面漂浮电站（23）上的分流器（25）连接，锂离子电池动力牵引船乙（14）通过右牵引绳索（28）与水面漂浮电站（23）连接，在水面漂浮电站（23）的上部表面上，砷化镓薄膜太阳能电池（27）通过导电线（9）与光伏控制器（26）连接，光伏控制器（26）通过导电线（9）与分流器（25）连接。
2.根据权利要求1所述的锂离子电池船拖拉的砷化镓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甲（7）、动力锂离子电池甲（10）、蓄电锂离子电池乙（17）和动力锂离子电池乙（19）是磷酸铁锂锂离子电池或钴酸锂锂离子电池或钛酸锂锂离子电池或锰酸锂锂离子电池。
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