CN113306694A - 一种水风光组合式船用发电储电系统 - Google Patents

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Abstract

一种水风光组合式船用发电储电系统，它涉及一种发电储电系统。它包含风力采集装置、水力采集装置和太阳能采集装置，风力采集装置的后端连接有风力传动装置，风力传动装置的后端连接有风力发电机，风力发电机的后端连接有风力控制器，水力采集装置的后端连接有水力传动装置，水力传动装置的后端连接有水力发电机，水力发电机的后端连接有水力发电控制器，太阳能采集装置的后端连接有太阳能控制器，风力控制器、水力发电控制器和太阳能控制器的后端共同连接着蓄电池组，蓄电池组的后端连接着逆变器和直流负载。本发明将水风光能源转换为蓄电池能源，通过蓄电池为船舶供电，为船舶节省大量的燃油成本和降低了对碳的排放量。

Description

一种水风光组合式船用发电储电系统
技术领域
本发明涉及船用设施供电技术领域，具体涉及一种水风光组合式船用发电储电系统。
背景技术
经济全球化的不断发展使得世界物资运输量也在逐年增加，作为交通运输的主要力量，船舶运输行业对化石燃料的需求量也越来越大，据资料可查全球碳排放量中很大一部分来自于船舶，当前随着人们珍惜爱护海洋生态环境的意识的不断增强，节能减排、降低污染排放的行动已经从生活的方方面面展开，需要指出的是传统船舶能源来源结构也因以上缘故正在发生着改变，具有无污染、可再生的清洁能源已经成为船舶电力的重要能源。当前我国拥有山区等级航道2万余公里，在这些航道上配备了大量的趸船、航标灯及其他水上设施。大多数航道处于偏僻地区，没有架设供电线缆，而在这些区域的水上设施就很难得到有效的能源供给保障，特别是需要工作人员值班的水上设施，需要生活和生产用电，目前这些船舶多采用污染大效率低的柴油发电机进行供电，柴油发电机的使用不仅产生大量的温室气体，对环境产生较大的影响，也十分耗费柴油等资源。
当前对于在一些船体上配有波浪采集装置，其在波浪采集装置上配备的振动浮子形式多为球体形，通过球体形的振动浮子漂浮于波浪上，在波浪的冲击下通过自己的振动进而采集波浪能，该方式虽然能够采集波浪能，但其采集效率往往不够理想，使得波浪能不能得到有效利用。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种水风光组合式船用发电储电系统，它通过采集水能、风能和太阳能，并通过相应的转换装置将采集到的能量通过蓄电池组将其存储，使利用蓄电池组作为船舶辅助的能量来源，为船舶节省大量的燃油成本和降低了对碳的排放量。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案是：一种水风光组合式船用发电储电系统，它包含风力采集装置1、水力采集装置5、太阳能采集装置9和直流母校14，所述的风力采集装置1的后端连接有风力传动装置2，风力传动装置2的后端连接有风力发电机3，风力发电机3的后端连接有风力控制器4，所述的水力采集装置5的后端连接有水力传动装置6，水力传动装置6的后端连接有水力发电机7，水力发电机7的后端连接有水力发电控制器8，所述的太阳能采集装置9的后端连接有太阳能控制器10；
所述的水力采集装置5上设有振动浮子组件5-1，振动浮子组件5-1包含第一振动浮子5-1-1，第一振动浮子5-1-1的底部设有弹性杆件5-1-3，弹性杆件5-1-3的底部设有第二振动浮子5-1-2，第二振动浮子5-1-2内设有填充块5-1-4，所述的第一振动浮子5-1-1和第二振动浮子5-1-2为倒锥形，且第一振动浮子5-1-1的尺寸大于第二振动浮子5-1-2的尺寸；
所述的风力控制器4、水力发电控制器8和太阳能控制器10的后端共同连接着蓄电池组11，蓄电池组11的后端一部分连接着逆变器12，另一部分直接与直流负载连接。
进一步的，所述的风力控制器4包含风力AC/DC转换装置4-1和风力DC/DC转换装置4-2，风力DC/DC转换装置4-2连接在风力AC/DC转换装置4-1的后端，所述的水力发电控制器8包含水力AC/DC转换装置8-1和水力DC/DC转换装置8-2，水力DC/DC转换装置8-2连接在水力AC/DC转换装置8-1的后端。
进一步的，所述的水力采集装置5设于船体13的左右两侧。
进一步的，所述的风力控制器4、水力发电控制器8和太阳能控制器10通过直流母线14与蓄电池组11电性连接。
本发明的工作原理：
本发明在船体13上设置风力采集装置1，通过风力采集装置1将其风能通过风力传动装置2转换为机械能，然后机械能再通过风力发电机3产生处电能，此时的电能为交流电，将此交流电首先通过力AC/DC转换装置4-1将交流转换为直流电，再经过风力DC/DC转换装置4-2，将直流电转换为满足可充电特性的直流电，且通过直流母线14向蓄电池组11充电。
在船体13上设置水力采集装置5，通过水力采集装置5其波浪能通过水力传动装置6转换为机械能，然后机械能再通过水力发电机7产生处电能，此处的电能同为交流电，将此交流电首先通过水力AC/DC转换装置8-1将交流转换为直流电，再经过水力DC/DC转换装置8-2，将直流电转换为满足可充电特性的直流电，且同样通过直流母线14向蓄电池组11充电。
在船体13上太阳能采集装置9，通过太阳能采集装置9采集到太阳能直接通过太阳能控制器10转换后，通过直流母线14送至蓄电池组11。
蓄电池组11上的电能一部分经逆变器12将其直流电转换为交流电，以供船上的交流负载使用，另一部分蓄电池组11放置的直流电直接供船上的直流负载使用。
采用上述技术方案后，本发明有益效果为：
1、本发明通过采集水能、风能和太阳能，并通过相应的转换装置将采集到的能量通过蓄电池组将其存储，使利用蓄电池组作为船舶辅助的能量来源，为船舶节省大量的燃油成本和降低了对碳的排放量；
2、本发明的振动浮子组件采用第一振动浮子通过弹性杆件连接第二振动浮子，使得本发明更够在深度上更大程度得采集波浪能，采集效率也更高；
3、本发明利用蓄电池组将水能和风能通过发电机输出的不稳定的电能进行稳压，使得负载的电压满足负载对于电能质量的要求；
4、由于水能和风能的发电装置输出功率的幅度较大，使得出现通过蓄电池组难以实现功率平衡时，本发明通过调节风力传动装置和水力传动装置，使其降低输出功率，将多余的能量通过自身的传动系统消耗掉，进而满足蓄电池组的功率平衡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的系统示意图。
图2是本实施例的供电系统布置图。
图3是图2中A-A处的反向示意图。
图4是本实施例中振动浮子组件5-1的结构示意图。
附图标记说明：风力采集装置1、风力传动装置2、风力发电机3、风力控制器4、风力AC/DC转换装置4-1、风力DC/DC转换装置4-2、水力采集装置5、振动浮子组件5-1、第一振动浮子5-1-1、第二振动浮子5-1-2、弹性杆件5-1-3、填充块5-1-4、水力传动装置6、水力发电机7、水力发电控制器8、水力AC/DC转换装置8-1、水力DC/DC转换装置8-2、太阳能采集装置9、太阳能控制器10、蓄电池组11、逆变器12、船体13、直流母线14。
具体实施方式
参看图1-图4所示，本具体实施方式采用的技术方案是：它包含风力采集装置1、水力采集装置5和太阳能采集装置9，风力采集装置1采用磁悬浮垂直轴风力组件，水力采集装置5采用振动浮子组件放置于水面上，太阳能采集装置9采用单晶硅太阳能电池板，所述的风力采集装置1的后端连接有风力传动装置2，风力传动装置2的后端连接有风力发电机3，风力发电机3的后端连接有风力控制器4，所述的水力采集装置5的后端连接有水力传动装置6，风力传动装置2和水力传动装置6均采用液压传动方式，水力传动装置6的后端连接有水力发电机7，水力发电机7的后端连接有水力发电控制器8，所述的太阳能采集装置9的后端连接有太阳能控制器10，风力发电机3和水力发电机7均采用永磁同步发电机；
所述的水力采集装置5上设有振动浮子组件5-1，振动浮子组件5-1包含第一振动浮子5-1-1，第一振动浮子5-1-1的底部设有弹性杆件5-1-3，弹性杆件5-1-3的底部设有第二振动浮子5-1-2，第二振动浮子5-1-2内设有填充块5-1-4，填充块5-1-4使得整个振动浮子组件5-1的重心往下偏移，使得根据稳定，所述的第一振动浮子5-1-1和第二振动浮子5-1-2为倒锥形，其圆锥形振荡浮子的垂荡运动要比圆柱形振荡浮子的垂荡运动更加剧烈，使得更有利用带动发电机发电，且第一振动浮子5-1-1的尺寸大于第二振动浮子5-1-2的尺寸，使处于波浪上层的第一振动浮子5-1-1更易受波浪的影响，使得采集效率更高；
所述的风力控制器4、水力发电控制器8和太阳能控制器10的后端共同连接着蓄电池组11，蓄电池组11采用阀控式密封铅酸蓄电池组，蓄电池组11的后端一部分连接着逆变器12，另一部分直接与直流负载连接。
所述的风力控制器4包含风力AC/DC转换装置4-1和风力DC/DC转换装置4-2，风力DC/DC转换装置4-2连接在风力AC/DC转换装置4-1的后端，所述的水力发电控制器8包含水力AC/DC转换装置8-1和水力DC/DC转换装置8-2，水力DC/DC转换装置8-2连接在水力AC/DC转换装置8-1的后端。
所述的水力采集装置5设于船体13的左右两侧。
所述的风力控制器4、水力发电控制器8和太阳能控制器10通过直流母线14与蓄电池组11连接。
本实施例在船体13上设置风力采集装置1，通过风力采集装置1将其风能通过风力传动装置2转换为机械能，然后机械能再通过风力发电机3产生处电能，此时的电能为交流电，将此交流电首先通过力AC/DC转换装置4-1将交流转换为直流电，再经过风力DC/DC转换装置4-2，将直流电转换为满足可充电特性的直流电，且通过直流母线14向蓄电池组11充电。
在船体13上设置水力采集装置5，通过水力采集装置5将波浪能转化为浮子上下摆动的机械能，浮子的机械能通过连接在浮子上的液压缸将机械能传递给液压缸，液压缸通过液压回路将液压能传递给液压马达，高压的液压油冲击液压马达旋转，旋转的马达带动永磁同步发电机发电，此处的电能同为交流电，将此交流电首先通过水力AC/DC转换装置8-1将交流转换为直流电，再经过水力DC/DC转换装置8-2，将直流电转换为满足可充电特性的直流电，且同样通过直流母线14向蓄电池组11充电。
在船体13上太阳能采集装置9，通过太阳能采集装置9采集到太阳能直接通过太阳能控制器10转换后，通过直流母线14送至蓄电池组11。
蓄电池组11上的电能一部分经逆变器12将其直流电转换为交流电，以供船上的交流负载使用，另一部分蓄电池组11放置的直流电直接供船上的直流负载使用。
采用上述技术方案后，本实施例有益效果为：
1、本实施例通过采集水能、风能和太阳能，并通过相应的转换装置将采集到的能量通过蓄电池组将其存储，使利用蓄电池组作为船舶辅助的能量来源，为船舶节省大量的燃油成本和降低了对碳的排放量；
2、本实施例的振动浮子组件采用第一振动浮子通过弹性杆件连接第二振动浮子，使得本发明更够在深度上更大程度得采集波浪能，采集效率也更高；
3、本实施例利用蓄电池组将水能和风能通过发电机输出的不稳定的电能进行稳压，使得负载的电压满足负载对于电能质量的要求；
4、由于水能和风能的发电装置输出功率的幅度较大，使得出现通过蓄电池组难以实现功率平衡时，本实施例通过调节风力传动装置和水力传动装置，使其降低输出功率，将多余的能量通过自身的传动系统消耗掉，进而满足蓄电池组的功率平衡。
以上所述，仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其它修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种水风光组合式船用发电储电系统，其特征在于：它包含风力采集装置(1)、水力采集装置(5)、太阳能采集装置(9)和直流母线(14)，所述的风力采集装置(1)的后端连接有风力传动装置(2)，风力传动装置(2)的后端连接有风力发电机(3)，风力发电机(3)的后端连接有风力控制器(4)，所述的水力采集装置(5)的后端连接有水力传动装置(6)，水力传动装置(6)的后端连接有水力发电机(7)，水力发电机(7)的后端连接有水力发电控制器(8)，所述的太阳能采集装置(9)的后端连接有太阳能控制器(10)；
所述的水力采集装置(5)上设有振动浮子组件(5-1)，振动浮子组件(5-1)包含第一振动浮子(5-1-1)，第一振动浮子(5-1-1)的底部设有弹性杆件(5-1-3)，弹性杆件(5-1-3)的底部设有第二振动浮子(5-1-2)，第二振动浮子(5-1-2)内设有填充块(5-1-4)，所述的第一振动浮子(5-1-1)和第二振动浮子(5-1-2)为倒锥形，且第一振动浮子(5-1-1)的尺寸大于第二振动浮子(5-1-2)的尺寸；
所述的风力控制器(4)、水力发电控制器(8)和太阳能控制器(10)的后端共同连接着蓄电池组(11)，蓄电池组(11)的后端一部分连接着逆变器(12)，另一部分直接与直流负载连接。
2.根据权利要求1所述的一种水风光组合式船用发电储电系统，其特征在于：所述的风力控制器(4)包含风力AC/DC转换装置(4-1)和风力DC/DC转换装置(4-2)，风力DC/DC转换装置(4-2)连接在风力AC/DC转换装置(4-1)的后端，所述的水力发电控制器(8)包含水力AC/DC转换装置(8-1)和水力DC/DC转换装置(8-2)，水力DC/DC转换装置(8-2)连接在水力AC/DC转换装置(8-1)的后端。
3.根据权利要求1所述的一种水风光组合式船用发电储电系统，其特征在于：所述的水力采集装置(5)设于船体的左右两侧。
4.根据权利要求1所述的一种水风光组合式船用发电储电系统，其特征在于：所述的风力控制器(4)、水力发电控制器(8)和太阳能控制器(10)通过直流母线(14)与蓄电池组(11)电性连接。
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CN114807964A (zh) * 2022-04-21 2022-07-29 哈尔滨工程大学 一种基于海上波浪能和风能的蓝色燃料制备系统

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CN114807964A (zh) * 2022-04-21 2022-07-29 哈尔滨工程大学 一种基于海上波浪能和风能的蓝色燃料制备系统

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