CN109915317A - 一种基于风能发电、太阳能发电和温差发电的lng加气站用发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于风能发电、太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置。装置上部涂有防腐层的太阳能发电板和太阳灶，太阳灶位于固定器另一侧，温差发电器与太阳灶连接；温差发电器冷端设两内腔，装置中部设有蓄电池，并且蓄电池两侧分别设有一个发电机，其周围被伸缩塑料包围，外侧设有风扇，下部底座通过伸缩杆与太阳能发电板和太阳灶的固定器连接；太阳能发电板、温差发电器、风力发电机都与蓄电池通过电路相连；该发明能够综合利用风能、太阳能以及温差发电，环保并且发电量足。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，结构简单，设计合理，易于拆装，节能降耗，适用性广。
Description
技术领域
本发明涉及一种LNG加气站用发电装置，尤其涉及一种适用于风能发电、太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置。
背景技术
近年来，随着社会经济的发展和人类生活水平的提高，人们对能源的需求不断增长，曾支撑人类文明发展的以石油、煤炭和天然气为主的石化能源出现了储量危机，石化能源在使用后产生二氧化碳气体，加剧温室效应，导致了全球变暖。从资源、环境、社会发展的需求看，开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。在新能源和可再生能源家族中，太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。然而目前太阳能和风能供电存在单一性问题：一是太阳能在夜晚和阴雨天就不能供电；二是太阳能板多数固定在一个位置，不能随太阳的照射角度进行调整，也就不能发挥最大的经济效益；三是风能在无风的时候就不能供电。如何克服以上三个问题，值得我们思考。
发明内容
本发明是针对现有技术所存在的不足，而提供一种结构紧凑，设计合理，适用性广且节能高效的一种基于风能发电、太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置。
为了实现上述目的，本发明提供了一种基于风能发电、太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置，本装置由太阳能发电板、太阳灶、防腐涂层、双层真空管、风扇、齿轮增速箱、传动杆、温差发电器、发电机转子、发电机定子、固定器、伸缩塑料、伸缩杆、蓄电池、底座、潜液泵、混合器组成。最上部设有太阳能发电板和太阳灶，太阳能发电板表层涂有防腐涂层；装置最下部是底座，底座通过伸缩杆与太阳能发电板和太阳灶的固定器连接。太阳能电池板采用行业普遍的复合材料，将太阳能发电板固定在与多个伸缩杆相连的固定器上，利用多个伸缩杆的配合根据现况调整位置和角度，充分吸收光能。固定器的另一侧设有太阳灶，能够将太阳光反射聚集于温差发电器热端，用于温差发电的热源。
当太阳光照射时，太阳能发电板将其由光能转换成电能，以此来给蓄电池充电以及LNG加气站的日常用电。为了使太阳能板由光能转化成电能发挥最佳效果，可通过调节伸缩杆的高度来调整太阳能板被太阳光线直射，以此增大太阳能发电板与阳光的接触面积。在固定器的另一侧是太阳灶，太阳灶将太阳光反射聚集于温差发电器的热端，同时太阳灶可通过其底部的手柄进行方向调整，来更好获取太阳光；温差发电器冷端与LNG和BOG通道相连，温差发电器的冷端具体接触方式为：由潜液泵将LNG和BOG从储罐进入双层真空管，并且从双层保温真空管中分别进入一个内腔，两个内腔下方有一个铜片，铜片的一端接触LNG和BOG，另一端接触温差发电片，由于铜具有良好的导冷性和耐受性，可以为温差发电传导极低的温度装置，且LNG和BOG在温差发电器中通过两个内腔间的换热填料进行换热，之后共同进入混合器，充分混合，达到BOG冷凝的目的；中部设有蓄电池；蓄电池两侧分别设有一个发电机，发电机转子通过齿轮增速箱与传动杆分别与两个风扇相连，当荒岛上有风存在时，即可以此来实现风能向机械能进而转化成电能的转化并储存在蓄电池中并为LNG加气站供电；蓄电池与发电机周围被伸缩塑料包围，风扇在伸缩塑料之外，伸缩塑料用于配合伸缩杆的调整且起到保护蓄电池和发电机的作用；太阳能发电板、温差发电器、风力发电机都与蓄电池相连；在没有充足太阳光的天气时，通过常温空气与LNG和BOG之间形成的温差，温差发电器仍然可以继续发电。同时因发电机、蓄电池等在太阳能发电板下方和伸缩塑料的空腔内，则又能够防护蓄电池和发电机遭雨水损坏。此发电方式充分利用风能、太阳能以及LNG冷能发电，节能环保并且发电量充足。
所述温差发电器的工作方式为：LNG和BOG从双层保温真空管中分别进入一个内腔，两个内腔中有一个铜片，铜片的一段接触LNG和BOG，另一端接触温差发电片，由于铜具有良好的导冷性和耐受性，可以为温差发电传导极低的温度，且LNG和BOG在温差发电器中通过两个内腔间的换热填料进行换热，之后共同进入混合器，达到BOG冷凝的目的；太阳灶通过反射聚集太阳光到温差发电器的热端，温差发电器底部铜片涂成黑色较好吸收太阳光热能，在因其较好的导热性传递给温差发电片。
本控制系统是基于单片机控制的电路开关控制系统，所用到的元器件及所在电路中的作用分别为：
二极管：通过单向电流，保护三极管，防止单片机I/O B口产生低电平而引发逆向电流的产生；
继电器：由继电器的工作特点，当有电流流过时，继电器上的线圈存在电磁感应，使线圈上面的的衔铁下降，实现点能输入电路的闭合；当继电器无电流流过时，衔铁在常开触点处，电能输入电路断开；综上，继电器能够控制电能输入电路开关的张开与闭合。
三极管：当基极B和发射极E有电流流过时，集电极C和发射极也随之导通；当基极和发射极间没有电流流过时，集电极和发射极不导通。三级管能够实现由小电流控制大电流的作用，在此控制电路中起到开关作用。
电阻：R1—R4四个电阻起到分压限流的作用，保护电路；R5，起到分压作用的同时还可以作为单片机信息采集点，作为判断电池电量的依据。
本控制系统的原理：若蓄电池电量未满，三极管基极和发射极导通，集电极和发射也随之导通，继电器中的衔铁与铁圈连接，即电能输入电路闭合，实现电由温差发电器风力发电机和太阳能发电板到蓄电池的输入；当蓄电池电量饱和时，由于输入电路中存在一个纯电阻支路，电阻R5的电压值达到特值1，单片机I/O B检测到此电压值，即判断出电池电量满，则控制I/O A输出低电平，三极管基极和发射极不导通，集电极和发射极也随之不导通，因此继电器中的线圈无电流流过，衔铁回归常开触点，电能输入电路随之断开。
之后，单片机I/O A保持高电平状态不变，当电源的电量低于饱和电量值的20％时，纯电阻支路中R5的电压值达到特定值2，单片机I/O B检测到这个特定值后，I/O A输出低电平，三极管基极和发射极导通，集电极和发射极也随之导通，继电器线圈中有电流流过，衔铁与铁圈连接，电能输入电路开关闭合导通，温差发电器，风力发电机和太阳能电池板所产生的电能进入蓄电池中，即给蓄电池充电。
当电池充满或电量不足时后又重复上述后续操作。
为防止意外情况发生，本控制系统中为保证单片机的正常工作，需要在给单片机供电时加如稳压限流模块，使电压电流保持在合理范围内；单片机的电源由电池电源经稳压后供给，为保护二极管，将二极管串联一个电阻R6，限流分压。
本装置的输电回路为温差发电输送电路，风力发电输送电路和太阳能发电输送电路，三者各在回路中安装耐高压耐大电流二极管，之后三条回路的正极端连接在一起，汇为一条输送电路，称为电输送干路；电能输送干路直接与蓄电池相连，电输送干路即为控制电路图中所示与蓄电池相连的电路；蓄电池的控制电路对输入电路的开和闭的控制即是对电输送干路的控制。
本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，结构简单，设计合理，易于拆装，节能降耗，适用性广；通过对绿色能源的合理利用，解决加气站用电需要，安全环保。
附图说明
图1为发电装置主要结构图；图2为发电装置正等测全貌示意图；图3为发电装置温差发电器结构图；图4、图5为电路控制、电路分布示意图；图6为装置系统总体结构树状示意图；
图中，1、太阳能发电板；2、太阳灶；3、双层真空管；4、风扇；5、齿轮加速箱；6、传动杆；7、温差发电器；8、发电机转子；9、发电机定子；10、固定器；11、伸缩塑料；12、伸缩杆；13、蓄电池；14、底座；15、潜液泵；16、混合器；17、换热填料层；18、铜片；19、温差发电片；20、涂黑铜片
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，对本方案进行阐述。
如图所示，本发明是一种基于风能发电、太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置。晴天时，太阳能发电板1产生的电能直接储存在蓄电池以及LNG加气站的日常用电，同时，太阳灶2通过反射聚集到温差发电器7底部涂成黑色铜片的阳光收集并传递到温差发电片的热量作为热源与潜液泵15和双层真空管3从LNG气罐引来的LNG形成的冷端通过温差发电器7进行温差发电，并将电能储存在蓄电池13内以及LNG加气站的日常用电，同时太阳灶2可根据现况通过其底部的手柄进行方向调整以更好获取太阳光；阴天时，太阳灶2无法发挥热端作用时，由温差发电器7上方的常温空气，与LNG冷源之间形成的温差通过温差发电器进行温差发电。温差发电器7最上层分别通入经过潜液泵15加压的LNG和BOG的两个内腔之间设有换热填料层17，LNG和BOG在通过之时进行换热，离开温差发电器7后二者共同进入混合器16充分混合后达到BOG冷凝的目的。太阳能发电板1和太阳灶2通过固定器10固定。有风时，风吹动左右两个风扇4，风扇4通过传动杆6将动力传递到齿轮加速箱5再与发电机转子8相连，通过齿轮加速箱5提高发电机转子8转速，发电机转子8在发电机定子9中转动，利用发电机进行风力发电，也将产生的电能储存在蓄电池13中和供应LNG加气站日常用电。发电机和蓄电池13置于伸缩塑料11之内。位于底座14之上和太阳能发电板1及太阳灶2的固定器之间的伸缩杆12，既起了支撑作用，又能根据太阳位置的移动来调节太阳能发电板板1的高度和角度，实现太阳能的最大利用率。利用风力发电，太阳能发电以及LNG温差发电，解决的单一发电的制约性和低效性，对资源利用率的提高起了极大作用。
温差发电器的冷端具体接触方式为：LNG和BOG从双层保温真空管中进入一个内腔，内腔下方有一个铜片18，铜片的一段接触LNG和BOG，另一端接触温差发电片19也就是PN结，由于铜具有良好的导冷性和耐受性，可以为温差发电传导极低的温度。
在蓄电池充电接口处为了控制蓄电池在充满电时及时停止充电来保证其安全状况，在其充电处设置控制电路：由单片机I/O B感知电源的纯电阻支路的电压值来控制I/OA的输出状态，电源电量饱和时I/O B感应到特定电压值，I/O A输出高电平，继电器衔铁处于常开触点，使电源输入电路断开；当电源电量不足时I/O B感应到另一特定电压值，I/O A输出低电平，继电器衔铁与铁芯吸合，使电源输入电路闭合，实现给蓄电池的供电。
温差发电器热端以太阳灶反射收集到温差发电器底部涂成黑色的铜片20的太阳光得到的热量作为热源；对于备用热源，以温差发电器上方的常温空气作为替代热源，因其与LNG之间具有足够温差。
温差发电输送电路，风力发电输送电路和太阳能发电输送电路，三者各在回路中安装耐高压耐大电流二极管，之后三条回路的正极端连接在一起，汇为一条输送电路，称为电输送干路；电能输送干路直接与蓄电池相连，电输送干路即为控制电路图中所示与蓄电池相连的电路；蓄电池的控制电路对输入电路的开和闭的控制即是对电输送干路的控制。
本发明未经描述的技术特征能够通过或采用现有技术实现，在此不再赘述，当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改变、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种基于风能发电、太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置，其总体特征在于，包括太阳能发电系统、风力发电系统、温差发电系统、BOG回收系统，储电部件(蓄电池)和控制系统。所述发电装置上部设涂有防腐层有太阳能发电板和太阳灶，所述太阳灶位于固定器另一侧，与太阳灶连接的是温差发电器，所述温差发电器冷端设两内腔，蓄电池与发电机周围被伸缩塑料包围，风扇在伸缩塑料之外，下部底座通过伸缩杆与太阳能发电板和太阳灶的固定器连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于风能发电，太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置，其温差发电部分的特征在于，温差发电器安放在太阳灶上方，温差发电器最上层为保温物质，内含两个内腔，两内腔通过双层真空管与LNG储罐连接；下设第二层为一铜片；第三层为PN结；最下层为一涂成黑色的铜片。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于风能发电，太阳能发电和温差发电的LNG加气站用发电装置，其特征在于，温差发电器最上层分别通入经过潜液泵加压的LNG和BOG的两个内腔之间设有换热填料层，LNG和BOG在通过之时进行换热，离开温差发电器后二者共同进入混合器充分混合后达到BOG冷凝的目的。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
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Application publication date: 20190621 |