CN107956629B - 一种水下海洋仪器潮流能供电系统 - Google Patents

一种水下海洋仪器潮流能供电系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107956629B
CN107956629B CN201711183798.8A CN201711183798A CN107956629B CN 107956629 B CN107956629 B CN 107956629B CN 201711183798 A CN201711183798 A CN 201711183798A CN 107956629 B CN107956629 B CN 107956629B
Authority
CN
China
Prior art keywords
module
current
buoy
marine tidal
underwater
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201711183798.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107956629A (zh
Inventor
于福建
唐建生
张晓亮
张烨
陈虹宇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
CSSC Systems Engineering Research Institute
Original Assignee
CSSC Systems Engineering Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by CSSC Systems Engineering Research Institute filed Critical CSSC Systems Engineering Research Institute
Priority to CN201711183798.8A priority Critical patent/CN107956629B/zh
Publication of CN107956629A publication Critical patent/CN107956629A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107956629B publication Critical patent/CN107956629B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B13/00—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates
    • F03B13/12—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy
    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B11/00—Parts or details not provided for in, or of interest apart from, the preceding groups, e.g. wear-protection couplings, between turbine and generator
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B15/00—Controlling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03B—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS
    • F03B17/00—Other machines or engines
    • F03B17/06—Other machines or engines using liquid flow with predominantly kinetic energy conversion, e.g. of swinging-flap type, "run-of-river", "ultra-low head"
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Abstract

一种水下海洋仪器潮流能供电系统，涉及海洋仪器供电技术领域；包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；潮流能水下发电模块将海流的动能转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；潜标模块将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；浮标通信模块进行数据打包，定时将打包后的数据发送至岸基监测模块；岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端；本发明充分考虑到水下仪器设计的供电需求和使用方式，不影响海洋仪器对测量参数的测量精度，对水下海洋仪器的布放回收影响最小。

Description

一种水下海洋仪器潮流能供电系统
技术领域
本发明涉及一种海洋仪器供电技术领域，特别是一种水下海洋仪器潮流能供电系统。
背景技术
目前，现有的针对小功率的水下海洋仪器的供电系统暂未出现商用产品，部分远离样机也处在可以点亮小灯泡的原理样机阶段，且未针对普遍使用的水下海洋仪器进行优化，没有实现生产低成本和维护低成本。
现有的潮流能供电系统的发电功率级别多为千瓦级以上，主要是针对岸上用电和近岸的海洋仪器供电，而针对远离海岸的水下海洋仪器的供电需求，目前主要是蓄电池搭配水面浮标的太阳能发电实现，但这种方式有如下不足：
1水面浮标的太阳能电池板的发电效果受天气影响较大；
2水面浮标的太阳能电池板在海面使用一段时间后会因为海中杂物、海洋生物等覆盖，从而大大降低了电池板的发电效果；
3由于海面船只等各种不确定因素，一旦与被供电设备之间的电源线背缠绕或者破坏，整个装置将彻底瘫痪，可靠性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种水下海洋仪器潮流能供电系统，充分考虑到水下仪器设计的供电需求和使用方式，不影响海洋仪器对测量参数的测量精度，对水下海洋仪器的布放回收影响最小。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种水下海洋仪器潮流能供电系统，包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；
潮流能水下发电模块：当海流速达到要求时，启动发电；将海流的动能转化为机械能，再转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；
潜标模块：接收潮流能水下发电模块传来的三相交流电；对三相交流电的输出电流、输出电压进行实时监测；将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；对三相交流电进行整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；
浮标通信模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值；进行数据打包，定时将打包后的数据发送至岸基监测模块；
岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述浮标通信模块包括浮标装置、通信接收模块和通信发射模块；其中，浮标装置浮在海平面处；通信接收模块固定安装在浮标装置的底部，位于海平面下方；通信发射模块固定安装在浮标装置的顶部，位于海平面上方；
通信接收模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值，进行数据打包；并通过浮标装置将打包后的数据发送至通信发射模块；
通信发射模块：接收通信接收模块传来的打包后的数据，并将打包后的数据通过GPRS发送至岸基监测模块。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述的潮流能水下发电模块起始发电时的海流流速大于等于0.3m/s；潮流能水下发电模块的额定发电流速≤1m/s。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述的潜标模块输入交流电压为3-250V；输入功率为10-250W；输出直流电压为12V；最大输出功率大于150W。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述的潜标模块在无电源输入时存储电量不小于1.998kWh。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，潜标模块通过对潮流能水下发电模块传来的三相交流电的输出电流、输出电压的监测，解算出潮流能水下发电模的转速；并将潮流能水下发电模的转速传输至浮标通信模块；浮标通信模块的打包数据中包括潮流能水下发电模的转速。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，所述浮标通信模块进行数据打包周期为1-60min。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，潜标模块和浮标通信模块之间通过串口的方式实现数据传输，波特率为115200；浮标通信模块与岸基监测模块之间的通信速率大于200kbps。
在上述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，潮流能水下发电模块与潜标模块之间通过半活动关节连接轴连接；半活动关节连接轴为三段两关节杆状结构；两端的连杆实现绕关节转动；每个关节沿中段杆轴向的自由度a小于90°。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
(1)本发明潮流能供电系统采用模块化的设计思路，采用通用的接口实现系统的基于应用场景的一体化设计；
(2)本发明针对百瓦级水下海洋仪器供电的一体化解决方案，该方案提出的组成模式有利于百瓦级供电系统的产业化和商品化推广；
(3)本发明采用最小模块化的设计思路，分离发电装置、海洋仪器和配套设施，实现了标准化方案兼容水下海洋仪器的目的，降低客户定制的成本和产品维护的成本；
(4)本发明不易受海洋气候和海面船只杂物等干扰.
附图说明
图1为本发明供电系统组成框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
本发明的目的是提出一种针对百瓦级功率的水下海洋仪器的供电系统的一体化设计方案。采用模块化的潮流能发电装置，同时匹配相应的电源调理模块、水下仪器模块、浮标通信模块、岸基监测模块等，实现供电系统的一体化设计。
如图1所示为供电系统组成框图，由图可知，一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；浮标通信模块包括浮标装置、通信接收模块和通信发射模块；其中，浮标装置浮在海平面处；通信接收模块固定安装在浮标装置的底部，位于海平面下方；通信发射模块固定安装在浮标装置的顶部，位于海平面上方；
潮流能水下发电模块：当海流速达到要求时，启动发电；将海流的动能转化为机械能，再转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；潮流能水下发电模块起始发电时的海流流速大于等于0.3m/s；潮流能水下发电模块的额定发电流速≤1m/s。潮流能水下发电模块与潜标模块之间通过半活动关节连接轴1连接；半活动关节连接轴1为三段两关节杆状结构；两端的连杆实现绕关节转动；每个关节沿中段杆轴向的自由度a小于90°。
潜标模块：接收潮流能水下发电模块传来的三相交流电；对三相交流电的输出电流、输出电压进行实时监测；将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；对三相交流电进行整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；潜标模块输入交流电压为3-250V；输入功率为10-250W；输出直流电压为12V；最大输出功率大于150W。潜标模块在无电源输入时存储电量不小于1.998kWh。潜标模块通过对潮流能水下发电模块传来的三相交流电的输出电流、输出电压的监测，解算出潮流能水下发电模的转速；并将潮流能水下发电模的转速传输至浮标通信模块；浮标通信模块的打包数据中包括潮流能水下发电模的转速。潜标模块和浮标通信模块之间通过串口的方式实现数据传输，波特率为115200；浮标通信模块与岸基监测模块之间的通信速率大于200kbps。
通信接收模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值和潮流能水下发电模的转速，进行数据打包；并通过浮标装置将打包后的数据发送至通信发射模块；浮标通信模块进行数据打包周期为1-60min。
通信发射模块：接收通信接收模块传来的打包后的数据，并将打包后的数据通过GPRS发送至岸基监测模块。
岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端。
潮流能水下发电装置是本方案的重要组成部分，利用潮流能驱动叶片带动发电机实现潮流动能转化为电能。
岸基监测模块是用户在岸上对水下海洋能发电系统运行状态进行实时监测和海洋数据采集的模块，负责接收通信模块的数据，并实时显示给用户，同时，岸基监测模块也为用户提供采集周期等参数的设置功能。
潮流能供电系统采用模块化的设计思路，通过有效的模块组合，实现特定场景下的产品应用。譬如，在不需要实时监测发电状态的应用中可以卸载浮标通信模块和岸基监测模块；在有现成固定装置的海域可以直接将浮球绑在固定装置上，取消锚系系统。
本发明方案着眼于潮流能供电技术的产业化和商品化，通用的模块了降低客户定制的成本；完善的运行维护配套设施有利于降低产品维护的成本，实现百万级潮流能供电产品的可持续发展。
本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (5)

1.一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：包括岸基监测模块、浮标通信模块、潜标模块和潮流能水下发电模块；
潮流能水下发电模块：当海流速达到要求时，启动发电；将海流的动能转化为机械能，再转化为三相交流电；并将三相交流电传给潜标模块；
潜标模块：接收潮流能水下发电模块传来的三相交流电；对三相交流电的输出电流、输出电压进行实时监测；将监测到的实时电流、电压值发送至浮标通信模块；对三相交流电进行整流稳压处理，生成稳压直流电，进行存储；
浮标通信模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值；进行数据打包，定时将打包后的数据发送至岸基监测模块；
岸基监测模块：接收浮标通信模块传来的电流、电压值的打包数据；解压后发送至外部终端；
所述浮标通信模块包括浮标装置、通信接收模块和通信发射模块；其中，浮标装置浮在海平面处；通信接收模块固定安装在浮标装置的底部，位于海平面下方；通信发射模块固定安装在浮标装置的顶部，位于海平面上方；
通信接收模块：接收潜标模块传来的监测到的实时电流、电压值，进行数据打包；并通过浮标装置将打包后的数据发送至通信发射模块；
通信发射模块：接收通信接收模块传来的打包后的数据，并将打包后的数据通过GPRS发送至岸基监测模块；
所述的潮流能水下发电模块起始发电时的海流流速大于等于0.3m/s；潮流能水下发电模块的额定发电流速≤1m/s；
所述的潜标模块输入交流电压为3-250V；输入功率为10-250W；输出直流电压为12V；最大输出功率大于150W；
潮流能水下发电模块与潜标模块之间通过半活动关节连接轴(1)连接；半活动关节连接轴(1)为三段两关节杆状结构；两端的连杆实现绕关节转动；每个关节沿中段杆轴向的自由度a小于90°。
2.根据权利要求1所述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：所述的潜标模块在无电源输入时存储电量不小于1.998kWh。
3.根据权利要求2所述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：潜标模块通过对潮流能水下发电模块传来的三相交流电的输出电流、输出电压的监测，解算出潮流能水下发电模块的转速；并将潮流能水下发电模块的转速传输至浮标通信模块；浮标通信模块的打包数据中包括潮流能水下发电模块的转速。
4.根据权利要求3所述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：所述浮标通信模块进行数据打包周期为1-60min。
5.根据权利要求4所述的一种水下海洋仪器潮流能供电系统，其特征在于：潜标模块和浮标通信模块之间通过串口的方式实现数据传输，波特率为115200；浮标通信模块与岸基监测模块之间的通信速率大于200kbps。
CN201711183798.8A 2017-11-23 2017-11-23 一种水下海洋仪器潮流能供电系统 Active CN107956629B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711183798.8A CN107956629B (zh) 2017-11-23 2017-11-23 一种水下海洋仪器潮流能供电系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711183798.8A CN107956629B (zh) 2017-11-23 2017-11-23 一种水下海洋仪器潮流能供电系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107956629A CN107956629A (zh) 2018-04-24
CN107956629B true CN107956629B (zh) 2019-11-29

Family

ID=61961796

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711183798.8A Active CN107956629B (zh) 2017-11-23 2017-11-23 一种水下海洋仪器潮流能供电系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107956629B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108729900B (zh) * 2018-04-26 2021-11-16 中国科学院电工研究所 一种自供电水下废弃油井监测系统及监测方法
CN108979946A (zh) * 2018-08-10 2018-12-11 国电联合动力技术有限公司 一种潮流能机组的电气控制系统及包括其的潮流能机组

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3571860B2 (ja) * 1996-08-23 2004-09-29 キヤノン株式会社 非安定電源を電源とする電動機運転装置
CN103899472B (zh) * 2014-03-24 2016-05-04 华南理工大学 一种漂浮式微型海浪发电装置及方法
CN103956805B (zh) * 2014-05-04 2016-04-20 中国海洋大学 波浪能发电系统的电力变换与测控方法
CN104763577A (zh) * 2015-04-20 2015-07-08 三峡大学 一种新型搭载式海洋动能转换与发电装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN107956629A (zh) 2018-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106364651A (zh) 一种船舶综合电力推进系统及使用方法
CN107956629B (zh) 一种水下海洋仪器潮流能供电系统
CN204197238U (zh) 波浪增幅发电船
JP7142914B2 (ja) 再生可能なエネルギバージ船
CN105484927B (zh) 海洋直流电源装置
CN103832554B (zh) 海浪发电船
CN108248764A (zh) 利用海洋波浪能和太阳能的发电供能浮标及其工作方法
CN102280923A (zh) 一种用于牵引供电的风光互补供电系统
CN107882686A (zh) 柔性直流输电风浪混合发电系统
CN208203463U (zh) 一种应用于海洋浮标的双浮子式波浪能混合发电装置
CN102943734B (zh) 一种智能发电系统
CN207860395U (zh) 利用海洋波浪能和太阳能的发电供能浮标
CN208007234U (zh) 一种风力与太阳能联合驱动远程遥控无人船
CN104512530A (zh) 波浪增幅发电船
CN105703394A (zh) 一种基于直流母线电压控制的潮流发电控制系统及其直流母线电压控制方法
CN204755190U (zh) 一种用于船舶的风能发电装置
CN209458060U (zh) 一种海洋风能太阳能及波浪能复合发电装置
CN108533444A (zh) 一种波浪频率自适应波浪能发电系统
CN208325554U (zh) 一种应用于海洋浮标的新型发电装置
CN106864673B (zh) 一种深海自发电浮标
CN203347997U (zh) 一种利用潮水发电的发电装置
CN207728480U (zh) 一种点浮式波浪能发电装置
CN206826876U (zh) 一种深海自发电浮标
CN207010337U (zh) 一种自动切换供电模式的漂流浮标控制系统
CN105186687B (zh) 一种用于岸电系统与船舶的无线通讯系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant