CN107370447A - 一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓，包括可展开的拖挂车厢、卷绕式封装柔性光伏发电装置，发电电路设备，面板；所述卷绕式封装柔性光伏发电装置设置在可展开的拖挂车厢内，包括卷绕机械装置，卷绕式柔性光伏发电条带，所述卷绕式柔性光伏发电条带卷绕在卷绕机械装置上；所述发电电路设备与卷绕式柔性光伏发电条带连接；所述面板设置在滚筒侧面中心位置，面板设置有输入输出端口，并与面板电路、保护电路、发电电路设备连接。该基于柔性太阳能发电的拖挂式能源占用空间少，便于携带，并且利用率高，适用于大型、中型、小型汽车设备的离网供电。

Description

一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓
技术领域
本发明涉及太阳能发电技术领域，具体涉及一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓。
背景技术
当今社会主要依赖于传统的化石能源，全球总能耗的74%来自煤炭、石油、天然气等矿物能源。化石能源的应用推动了社会的发展，但资源却在日益耗尽。同时化石能源的无节制使用，造成了严重的环境污染和气候变化问题。世界各国纷纷把发展可再生能源与新能源作为未来能源战略的重要组成部分，而太阳能就是其中一项重要的发展目标。
与此同时，太阳能电池，尤其是薄膜等柔性太阳电池的快速发展使人们看到了解决该问题的希望，目前市面上已经出现了相应的产品，如太阳能充电纸、太阳能充电包等。但这些充电设备仅仅能够满足短时间的应急，并且太阳能发电不稳定，不能满足大型或中型电器的供电。
随着柔性太阳能电池板的出现，人们也发明了许多便携式的太阳能充电装置，但这些便携式的太阳能充电装置还存在许多缺陷，如可用太阳能电池板面积太小，或者携带还是不够方便。如一般的电池包结构，其包括两片基板，基板之间铰接相连，在基板上设置有太阳能电池，太阳能电池上还设置有上盖，这种电池包能进行左右折叠，但这种电池包基板采用硬材质制作而成，一般只能进行简单的折叠，折叠后面积仍然很大，而且电池包的厚度也很厚，携带还是很不方便，并且能够收纳的电池组件功率也不够高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓，通过对该装置细节的设置，封装方法，卷曲方法以及电气结构的优化，使得该卷轴式发电装置适用于较大功率电器供电以及可保证较长时间稳定供电。
为解决上述技术问题，本发明公开了一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓，包括可展开的拖挂车厢、卷绕式封装柔性光伏发电装置，发电电路设备，面板； 所述卷绕式封装柔性光伏发电装置设置在可展开的拖挂车厢内，包括卷绕机械装置，卷绕式柔性光伏发电条带，所述卷绕式柔性光伏发电条带卷绕在卷绕机械装置上； 所述发电电路设备与卷绕式柔性光伏发电条带连接。所述面板设置在滚筒侧面中心位置，面板设置有输入输出端口，并与面板电路、保护电路、发电电路设备连接。
进一步地，卷绕式柔性光伏发电条带由多个卷绕式封装柔性组件模块组成，卷绕式封装柔性组件模块由封装布、线缆、柔性光伏组件构成。
进一步地，卷绕式封装柔性组件模块，由多片柔性光伏组件粘贴在一块耐磨衬布上组成，所述耐磨衬布边部翻折形成包裹效果，使用密封胶将组件四边包裹住。
所述粘贴通过EVA/POE/PVB等角膜材料进行粘帖。
进一步地，封装布表面上设置有细管状收纳暗袋，用于容纳线缆；所述细管状收纳暗袋，整体布局呈“H”型，中部横线部分用于一个横排组件的串联；两侧纵向部分用于汇流线缆束的布设；所述卷绕式封装柔性组件模块四个端部设计有“T”型汇流装置并预留了连接口用于两个卷绕式封装柔性组件模块的电气并联或者卷绕式封装柔性组件模块与卷筒内部电器装置的电气连接；
“T”型汇流装置是由线缆和连接器组成，具有三个相同的接插端子，形成电气三通的功能，连接器具有防水密封功能。
进一步地，多个卷绕式封装柔性组件模块并联形成标准串，使用一组汇流线缆，与标准串数数量相同，每组汇流线缆与最大功率跟踪装置相连，每组汇流线缆包括一正一负两根电缆。
进一步地，所述卷绕机械装置包含：滚筒、摇臂、助力电机；
所述滚筒，用于卷绕式封装组件的卷曲收纳，滚筒两端具有翻边设计，用于组件的限位，所述摇臂为可收纳的摇臂，用于转动滚筒，助力电机与滚筒联动，通过电力转动滚筒；
所述滚筒的直径不大于550mm。
进一步地，每个卷绕式封装柔性组件模块中封装布首末两端设置有多个卯孔、卡口，用于固定、悬挂或者多个布块之间的机械连接，封装布首末端设置有与布块等宽细长棍状的硬质材料，横向穿过布块，用于布块的支撑，防止布块在使用中的变形。
进一步地，所述拖挂式能源仓还包括粘贴式柔性光伏组件装置，直接贴装在能源仓顶部和侧立面，构成三个标准串，所述粘贴式柔性光伏组件装置采用ETFE柔性封装设计的柔性光伏组件，直接贴装在拖挂车可开合的顶部和立面侧板，同时有盖板线槽，粘帖式柔性光伏组件装置与发电电路设备连接。
进一步地，转筒内部设置有发电电路设备，所述卷绕机械装置内部设置有电气系统，电气系统包括最大功率追踪器、直流电源、充电电路、交流电源、电池、面板电路，每组汇流线缆与最大功率跟踪装置相连，然后经过直流电源后分别连接电池和/或交流电源和/或充电电路，通过保护电路连接面板电路相连，所述直流电源和交流电源之间连接有逆变器。
进一步地，每个最大功率跟装置MPPT的功率可为300~2000W，优选1500W；
所述直流电源，使波动的光伏发电转变为稳定的直流电源，用于为电池充电、带动外部直流电器以及供给逆变器工作，直流电源可输出5V、12V、24V多种电压等级的直流电，功率可为300~1500W，优选800W；
所述交流电源带有逆变器，用于将来自直流电源或电池的直流电通过逆变器转变为110V或220V的交流电源供给外部交流电气使用，功率可为1000~3000W，优选为2000W；
电池，用于能量的存储，可使用胶体电池、锂电池，储能可为1000Wh~5000Wh，优选3000Wh；
充电电路，是将交流电转变为可用于为电池充电，当外界没有阳光或不使用太阳能发电时，充电电路使用外部接入的交流电为电池充电；
面板电路，含有保护电路和面板，其中保护电路使用熔断器对输出电源进行保护，防止短路，面板由交流插座、直流插座、USB插座、充电接口构成。
本发明一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓的太阳能卷带结构稳定，不容易出现故障。该基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓便于携带，并可被汽车设备拖挂行走，外表面设置有太阳能光伏发电装置，有日照便可以发电，基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓适用于长时间离网环境，可以为大功率的设备进行供电，通过对该装置细节的设置，封装方法，卷曲方法以及电气结构的优化，使得该基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓适用于较大功率电器供电以及可保证较长时间稳定供电，最高功率可达3000W。该基于柔性太阳能发电的拖挂式能源占用空间少，便于携带，并且利用率高，配合大型、中型、小型汽车使用，可适用于无电网区域、营地、救援等场景的临时机动离网供电。
附图说明
图1是基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓。
图2是卷绕式封装柔性组件模块示意图。
图3是卷绕式封装柔性组件模块连接示意图。
图4是卷绕式封装柔性组件模块电气电路示意图。
图5是“T”型汇流装置电气示意图。
图6是电路结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步阐述。
一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓，包括可展开的拖挂车厢1、卷绕式封装柔性光伏发电装置2，发电电路设备3；
所述卷绕式封装柔性光伏发电装置2设置在可展开的拖挂车厢1内，包括卷绕机械装置，卷绕式柔性光伏发电条带4，所述卷绕式柔性光伏发电条带卷绕在卷绕机械装置上；
所述发电电路设备与卷绕式柔性光伏发电条带连接。
所述面板设置在滚筒侧面中心位置，面板设置有输入输出端口，并与面板电路连接。
拖挂式能源仓主体为拖挂车厢1，使用拖挂挂钩5与车辆相连，拖挂移动。
拖挂挂钩处设计有电源接口电路6，将仓内能源供给车辆使用。
拖挂式能源仓立面采用了可开合的侧板，可水平展开并固定。
拖挂式能源仓顶面采用了可开合的顶板7，可开启调节角度，打开后可对仓内设备进行操作。
拖挂仓正面设计有功能面板，含有数据显示屏、功能开关、能源接口。
卷绕式柔性光伏发电条带4由多个卷绕式封装柔性组件模块8组成，卷绕式封装柔性组件模块由封装布9、线缆、柔性光伏组件10构成，组件模块数量是2到10个，优选6个；
卷绕式封装柔性组件模块，由多片光伏组件粘贴在一块耐磨衬布上组成，所述耐磨衬布边部翻折形成包裹效果，使用密封胶将组件四边包裹住，光伏组件数量是2到12块，优选6块；
封装布表面上设置有细管状收纳暗袋11，用于容纳线缆；所述细管状收纳暗袋，整体布局呈“H”型，中部横线部分用于横排组件的串联，如图4所示，三个横排组件通过横向串联线缆15将组件出线盒14进行串联，
两侧纵向部分用于汇流线缆束16的布设；所述卷绕式封装柔性组件模块四个端部设计有“T”型汇流装置17并预留了连接口18用于两个卷绕式封装柔性组件模块的电气并联或者卷绕式封装柔性组件模块与卷筒内部电器装置的电气连接。导线沿外边沿走线的设计可减低卷轴厚度，同时可改善卷轴纵向的机械强度。
封装布表面在边部设计有细管状收纳暗袋，可用于线缆的走线和连接，收纳暗袋设置在组件背部与衬布之间。
如图5所示，“T”型汇流装置是由线缆19和连接器13组成，具有三个相同的接插端子，形成电气三通的功能，连接器采用防水密封。
卷绕式封装柔性组件模块采用模块化设计，通过收尾连接，可实现并联汇流，达到增容的效果。
多个卷绕式封装柔性组件模块并联形成标准串，使用一组汇流线缆，与标准串数数量相同，每组汇流线缆与最大功率跟踪装置相连，每组汇流线缆包括一正一负两根电缆。每一个标准串均对应一个MPPT装置，这种设计保证了标准串的最优的独立发电控制，即使部分损坏、遮挡、未拉出，正常的标准串仍可最大效能发电。
卷绕机械装置所述卷绕机械装置包含：滚筒、摇臂、助力电机8；
所述滚筒，用于卷绕式封装组件的卷曲收纳，滚筒两端具有翻边设计，用于组件的限位，所述摇臂为可收纳的摇臂，用于转动滚筒，助力电机与滚筒联动，通过电力转动滚筒，所述滚筒的直径为500mm。
进一步地，每个卷绕式封装柔性组件模块中封装布首末两端设置有多个卯孔11、搭扣12，用于固定、布块之间的机械连接，封装布首末端设置有与布块等宽细长棍状的硬质材料，横向穿过布块，用于布块的支撑防止布块在使用中的变形，可改善卷轴横向的机械强度。
块之间通过连接器13插接并联到发电线路中，两个模块之间通过卯扣11搭接和尼龙搭扣12粘结连接。
所述拖挂式能源仓还包括粘贴式柔性光伏组件装置，直接贴装在能源仓顶部和侧立面，构成三个标准串，所述粘贴式柔性光伏组件装置采用ETFE柔性封装设计的柔性光伏组件，直接贴装在拖挂车可开合的顶部和立面侧板，设计有盖板线槽。
转筒内部设置有发电电路设备，所述卷绕机械装置内部设置有电气系统，电气系统包括最大功率追踪器、直流电源、充电电路、交流电源、电池、面板电路，每组汇流线缆与最大功率跟踪装置相连，然后经过直流电源后分别连接电池和/或交流电源，最终与面板电路相连，所述直流电源和交流电源之间连接有逆变器。
每个最大功率跟装置MPPT的功率可为1200W；
所述直流电源，使波动的光伏发电转变为稳定的直流电源，用于为电池充电、带动外部直流电器以及供给逆变器工作，直流电源可输出5V、12V、24V多种电压等级的直流电，功率可为1000W；
所述交流电源带有逆变器，用于将来自直流电源或电池的直流电通过逆变器转变为110V或220V的交流电源供给外部交流电气使用，功率可为1200W；
电池，用于能量的存储，可使用锂电池，储能可为2000Wh；
充电电路，是将交流电转变为可用于为电池充电，当外界没有阳光或不使用太阳能发电时，充电电路使用外部接入的交流电为电池充电；
面板电路，含有保护电路和面板，其中保护电路使用熔断器对输出电源进行保护，防止短路，面板由交流插座、直流插座、USB插座、充电接口构成。
使用时，基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓可以拖挂在汽车后面，并通过拖挂系统的接口电路为汽车供电，能源仓的顶盖和侧板均可以发电，产生电能，在需要大功率发电的时候，将顶盖打开，可以把卷轴上的卷绕式柔性光伏发电条带展开，进行发电，由于内部设置有储能电池，在太阳不充足的情况下，也可以稳定供电，该便，基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓适用于长时间野外使用，并且可以为功率较大的电器供电，同时容易收纳，不使用时，占用空间较小。
以上实施例仅用于对本发明进行具体说明，其并不对本发明的保护范围起到任何限定作用，本发明的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本发明所公开的技术方案，可以推导或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于柔性太阳能发电的拖挂式能源仓，其特征在于，
包括可展开的拖挂车厢、卷绕式封装柔性光伏发电装置，发电电路设备，面板；
所述卷绕式封装柔性光伏发电装置设置在可展开的拖挂车厢内，包括卷绕机械装置，卷绕式柔性光伏发电条带，所述卷绕式柔性光伏发电条带卷绕在卷绕机械装置上；
所述发电电路设备与卷绕式柔性光伏发电条带连接；
所述面板设置在滚筒侧面中心位置，面板设置有输入输出端口，并与面板电路、保护电路、发电电路设备连接。
2.如权利要求1所述的拖挂式能源仓，其特征在于，卷绕式柔性光伏发电条带由多个卷绕式封装性组件模块组成，卷绕式封装柔性组件模块由封装布、线缆、柔性光伏组件构成。
3.如权利要求2所述的拖挂式能源仓，其特征在于，卷绕式封装柔性组件模块由多片柔性光伏组件粘贴在一块封装布上组成，所述封装布边部翻折形成包裹效果，使用密封胶将组件四边包裹住。
4.如权利要求3所述的拖挂式能源仓，其特征在于，封装布表面上设置有细管状收纳暗袋，用于容纳线缆；所述细管状收纳暗袋，整体布局呈“H”型，中部横线部分用于一个横排组件的串联；两侧纵向部分用于汇流线缆束的布设；所述卷绕式封装柔性组件模块四个端部设计有“T”型汇流装置并预留了连接口用于两个卷绕式封装柔性组件模块的电气并联或者卷绕式封装柔性组件模块与卷筒内部电器装置的电气连接；
“T”型汇流装置是由线缆和连接器组成，具有三个相同的接插端子，形成电气三通的功能，连接器采用防水密封。
5.如权利要求4所述的拖挂式能源仓，其特征在于，多个卷绕式封装柔性组件模块并联形成标准串，使用一组汇流线缆，与标准串数数量相同，每组汇流线缆与最大功率跟踪装置相连，每组汇流线缆包括一正一负两根电缆。
6.如权利要求5所述的拖挂式能源仓，其特征在于，所述卷绕机械装置包含：滚筒、摇臂、助力电机；
所述滚筒，用于卷绕式封装组件的卷曲收纳，滚筒两端具有翻边设计，用于组件的限位，所述摇臂为可收纳的摇臂，用于转动滚筒，助力电机与滚筒联动，通过电力转动滚筒；
所述滚筒的直径不大于550mm。
7.如权利要求6所述的拖挂式能源仓，其特征在于，每个卷绕式封装柔性组件模块中封装布首末两端设置有多个卯孔、卡口，用于固定、悬挂或者多个布块之间的机械连接，封装布首末端设置有与布块等宽细长棍状的硬质材料，横向穿过布块，用于布块的支撑，防止布块在使用中的变形。
8.如权利要求7所述的拖挂式能源仓，其特征在于，所述拖挂式能源仓还包括粘贴式柔性光伏组件装置，直接贴装在能源仓顶部和侧立面，构成三个标准串，所述粘贴式柔性光伏组件装置采用ETFE柔性封装设计的柔性光伏组件，直接贴装在拖挂车可开合的顶部和立面侧板，同时有盖板线槽，粘帖式柔性光伏组件装置与发电电路设备连接。
9.如权利要求8所述的拖挂式能源仓，其特征在于，转筒内部设置有发电电路设备，所述卷绕机械装置内部设置有电气系统，电气系统包括最大功率追踪器、直流电源、充电电路、交流电源、电池、面板电路，每组汇流线缆与最大功率跟踪装置相连，然后经过直流电源后分别连接电池和/或交流电源和/或充电电路，通过保护电路连接面板电路相连，所述直流电源和交流电源之间连接有逆变器。
10.如权利要求9所述的拖挂式能源仓，其特征在于，每个最大功率跟装置MPPT的功率可为300~2000W，优选1500W；
所述直流电源，使波动的光伏发电转变为稳定的直流电源，用于为电池充电、带动外部直流电器以及供给逆变器工作，直流电源可输出5V、12V、24V多种电压等级的直流电，功率可为300~1500W，优选800W；
所述交流电源带有逆变器，用于将来自直流电源或电池的直流电通过逆变器转变为110V或220V的交流电源供给外部交流电气使用，功率可为1000~3000W，优选为2000W；
电池，用于能量的存储，可使用胶体电池、锂电池，储能可为1000Wh~5000Wh，优选3000Wh；
充电电路，是将交流电转变为可用于为电池充电，当外界没有阳光或不使用太阳能发电时，充电电路使用外部接入的交流电为电池充电；
面板电路，含有保护电路和面板，其中保护电路使用熔断器对输出电源进行保护，防止短路，面板由交流插座、直流插座、USB插座、充电接口构成。
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