CN115129044A - 一种远海可重组太阳能采集与发电船阵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种远海可重组太阳能采集与发电船阵,具体包括:领航船,根据拟定的航线行驶并发出航行指令、控制整个船阵避开恶劣天气具有能量导向特性;跟随船,根据收到的领航船的指令驶往指定地点,领航船实时获取船舶的状态信息,根据拟定的航线行驶并发出航行指令和队形指令,当航行前往目标区域途中船队以一字队形航行,到达目的地后领航船发出改变队形的指令,跟随船成分散状散布在领航船周围;所述跟随船到达领航船指定区域后向领航船反馈到达指令,领航船则发出太阳能采集的指令,领航船负责规避恶劣天气前往指定区域,储能船负责电能整个船阵电能的存储;本发明不仅减少了船舶能耗,而且通过增加船只数量增加了采光面积。

Description

一种远海可重组太阳能采集与发电船阵
技术领域
本发明涉及船舶控制领域,尤其涉及一种远海可重组太阳能采集与发电船阵。
背景技术
太阳能船以清洁能源备受行业关注,经过多年的研发及实验,太阳能船的结构已初步定型,动力储能装置在船体的底部,船体设有太阳能电池组件,太阳能电池组件吸收光能并转化为电能,通过汇流器汇集太阳能电池组件的电流并输送到太阳能控制器,太阳能控制器向蓄电池充电,现有太阳能船主要是以顶棚太阳能组件阵列作为能源的来源,受船顶面积限制,吸收并转化的能量往往难以支持船体大功率电机的使用需求,尤其太阳光不足的情况下,会出现蓄电池充电不足,无法保证太阳能船的正常运行时间,只有通过增加采光面积,提高蓄电量来保证太阳能船运行时间是关系到太阳能船舶能否普及的重要因素。
发明内容
根据现有技术存在的问题,本发明公开了一种远海可重组太阳能采集与发电船阵,具体包括:
领航船,根据拟定的航线行驶并发出航行指令、控制整个船阵避开恶劣天气并具有能量导向特性;
跟随船,根据收到的领航船的指令驶往指定地点,所述跟随船包括太阳能采集船和储能船;
所述领航船实时获取船舶的状态信息,根据拟定的航线行驶并发出航行指令和队形指令,当航行前往目标区域途中船队以一字队形航行,到达目的地后领航船发出改变队形的指令,跟随船成分散状散布在领航船周围;所述跟随船到达领航船指定区域后向领航船反馈到达指令,领航船则发出太阳能采集的指令,太阳能采集船接收到采集指令后展开太阳能电池板并调整电池板与太阳的角度和方向,太阳能电池板开始工作,将太阳能转化为电能并储存在蓄电池中;
当太阳能采集船上的蓄电池储电量达到要求时,领航船发出能源转移指令,太阳能采集船收到指令并收起太阳能电池板、并根据领航船给出的指令驶向储能船进行能源转移,转移完毕后按照领航船指令驶向目的区域;
当储能船蓄电趋于饱和时,电容剩余空间不足以完成下一次的能源转移,则领航船发布改变队形和航行指令通知船阵返航。
所述领航船统一指挥整个船阵,调整整个船阵的各项工作的顺利进行,船阵中跟随船相互协同工作,所述太阳能采集船负责太阳能的收集和发电、并将电能暂时储存在本船的蓄电池中,储能船负责整个船阵的电能储存,所述储能船上装有多个供每艘太阳能采集船多次能源传输的大型储电设备。
所述储能船采用半潜式设计。
所述领航船包括领航船监控显示单元、北斗卫星基础通信模块、数据综合处理模块、自组网模块和气象感受器和太阳能感受器;所述气象感受器包括用于检测风速、风向和温度信息的传感器单元以及气象接收机;领航船根据获得的气象海况决定船阵中各船舶航行的航向与航速、并根据接收到的气象警告避开恶劣海况天气;所述北斗卫星基础通信模块实现船舶间位置信息的共享;所述太阳能感受器使得船阵具有能量导向的特性,所述数据综合处理模块进行船舶数据处理和分发。
所述太阳能采集船包括北斗卫星基础通信模块I、数据综合处理模块I、自组网模块I和太阳光强度感受器;所述太阳能强度感受器安装在太阳能采集船上、内部设置有将光信号转化为数字信号的光敏原件,所述光敏元件将数字信号输入至太阳能电池板调节器中、调节太阳能电池板与太阳的方向夹角。
所述储能船包括北斗卫星基础通信模块II、数据综合处理模块II、自组网模块II和储能模块;
所述储能模块安装在储能船上、实时对船上的电能进行监控和管理,保证能源转移过程中各个蓄电池蓄电的顺利进行以及相应蓄电池蓄电达到要求后及时切换至新的蓄电池,并对相应蓄电池进行断电保护;
所述自组网模块II基于船舶间数据实现行进过程中的船舶位置部署,进而构成任一船舶部署在上一船舶的无线信号覆盖范围内的无线自组网,在行进过程中部署船舶的同时保障了无线自组网的通信质量。
所述领航船和跟随船通过安装的北斗卫星基础通信模块和自组网模块组合形成局域自组网,其中自组网中的每艘船舶均发送信号或接收信号,每艘船一对一或一对多进行数据通信,所有跟随船的状态信息都会汇集到领航船,并使领航船获得其他跟随船的位置、光电转换率和电能储备量信息。
由于采用了上述技术方案,本发明提供的一种远海可重组太阳能采集与发电船阵在该船阵中每艘船的甲板上都平铺有太阳能电池板,每一船阵包括一艘领航船和多艘跟随船,领航船上装有气象感受器,使得整个船阵可以及时避开恶劣海况和天气,船阵中领航船和太阳能采集船分别装有太阳能感受器和太阳光强度感受器,使得船阵具有能量导向的能力,太阳能电池板会根据太阳照射角和所处位置而改变,旨在最大程度获取太阳能。其中船阵的航行控制采用领航跟随法,能够根据海况改变队形以减小船舶阻力,船阵内组建有局域自组网,以供船舶之间数据互通,并且保证了船阵各项工作有条不紊的进行。本发明与现有太阳能采集与发电船相比,以船阵为单位进行太阳能的采集与发电,不同职能的船舶之间相互合作提高了太阳能资源的利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请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申请中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明发电船阵的队形分布图;
图2为本发明发电船阵的具体结构框图;
图3为本发明中局域自组网的结构框图。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚,下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述:
如图1所示的一种远海可重组太阳能采集与发电船阵,包括领航船1和跟随船2,领航船1根据拟定的航线行驶并发出航行指令、控制整个船阵避开恶劣天气具有能量导向特性,所述领航船1上装有气象感受器15和太阳光能感受器 16;跟随船根据收到的领航船的指令驶往指定地点,所述跟随船2包括太阳能采集船21和储能船3;所述领航船1实时获取船舶的状态信息,根据拟定的航线行驶并发出航行指令和队形指令,当航行前往目标区域途中船队以一字队形航行,到达目的地后领航船1发出改变队形的指令,跟随船2成分散状散布在领航船1周围;所述跟随船2到达领航船1指定区域后向领航船1反馈到达指令,领航船1则发出太阳能采集的指令,太阳能采集船21接收到采集指令后展开太阳能电池板并调整电池板与太阳的角度和方向,太阳能电池板开始工作,将太阳能转化为电能并储存在蓄电池中;当太阳能采集船21上的蓄电池储电量达到要求时,领航船1发出能源转移指令,太阳能采集船21收到指令后收起太阳能电池板、并根据领航船1给出的指令驶向储能船31进行能源转移,转移完毕后按照领航船1指令驶向目的区域;
当储能船31蓄电趋于饱和时,电容剩余空间不足以完成下一次的能源转移,则领航船1发布改变队形和航行指令通知船阵返航。
所述领航船1统一指挥整个船阵,调整整个船阵的各项工作的顺利进行,船阵中跟随船2相互协同工作,所述太阳能采集船21负责太阳能的收集和发电、并将电能暂时储存在本船的蓄电池中,储能船31负责整个船阵的电能储存,所述储能船31上装有多个可供每艘太阳能采集船21多次能源传输的大型储电设备。
所述储能船31采用半潜式设计,能够保持较好的稳性,不容易受到风浪的影响。
如图2所示的领航船1包括领航船监控显示单元11、北斗卫星基础通信模块12、数据综合处理模块13、自组网模块14、气象感受器15和太阳能感受器 16;所述气象感受器15包括用于检测风速、风向和温度信息的传感器单元以及气象接收机;领航船1根据获得的气象海况决定船阵中各船舶航行的航向与航速、并根据接收到的气象警告避开恶劣海况天气;所述太阳能感受器16内置光敏元件,使得船舶能够驶向太阳光最强出;所述北斗卫星基础通信模块12实现船舶间位置信息的共享;所述数据综合处理模块13进行船舶数据处理和分发。
所述太阳能采集船21包括北斗卫星基础通信模块I 22、数据综合处理模块 I 23、自组网模块I 24和太阳光强度感受器25;所述太阳能强度感受器25内部设置有将光信号转化为数字信号的光敏原件,所述光敏元件将数字信号输入至太阳能电池板调节器中、调节太阳能电池板与太阳的方向夹角。所述储能船 31包括北斗卫星基础通信模块II 32、数据综合处理模块II 33、自组网模块 II 34和储能模块35。
所述储能模块35实时对船上的电能进行监控和管理,保证能源转移过程中各个蓄电池蓄电的顺利进行以及相应蓄电池蓄电达到要求后及时切换至新的蓄电池,并对相应蓄电池进行断电保护;
所述自组网模块II 34基于船舶间数据实现行进过程中的船舶位置部署,进而构成任一船舶部署在上一船舶的无线信号覆盖范围内的无线自组网,在行进过程中部署船舶的同时保障了无线自组网的通信质量;
所述领航船1的北斗卫星基础通信模块12、自组网模块14、太阳能采集船的北斗卫星基础通信模块Ⅰ22、自组网模块Ⅰ24和储能船31的北斗卫星基础通信模块Ⅱ32、自组网模块Ⅱ34组合形成局域自组网,其中自组网中的每艘船舶均发送信号或接收信号,每艘船一对一或一对多进行数据通信,所有跟随船2 的状态信息都会汇集到领航船1,并使领航船1获得其他跟随船2的位置、光电转换率和电能储备量等信息。
所述的能源转移通常发生在日落之后,当太阳能采集船21上的蓄电池储电量达到90%,领航船1会发出能源转移指令,太阳能采集船21此时会继续进行太阳能的收集与转化直到日落收起太阳能电池板,根据领航船1给出的指令驶向储能船31进行能源转移,转移完毕后按照领航船1指令驶向目的区域。
如图1所示只是本发明的一个最基本架构,在此架构基础上可以根据太阳能日转化率相应增加领航船1和跟随船2,当船阵足够大时就可以实现无返航太阳能采集与发电,太阳能采集船21持续收集太阳能,脱离出一艘领航船1出来指挥一部分储能完毕的储能船31改变队形返航,将电能运输至港口再折返回来替换另一部分储能完毕的储能船31,实现太阳能资源的持续输出。
本发明以船阵为单位在大洋上收集太阳能,将转换来的电能统一储存在储能船中,搭建起一条能源通道。本发明不仅减少了船舶能耗,而且通过增加船只数量增加了采光面积,同时增加了太阳能资源利用率,使得太阳能收集和发电工作可以持续进行,打造出海上大型可移动太阳能收集船阵,促进我国海洋资源的充分利用。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种远海可重组太阳能采集与发电船阵,其特征在于包括:
领航船(1),根据拟定的航线行驶并发出航行指令、控制整个船阵避开恶劣天气并具有能量导向特性;
跟随船(2),根据收到的领航船(1)的指令驶往指定地点,所述跟随船(2)包括太阳能采集船(21)和储能船(31);
所述领航船(1)实时获取船舶的状态信息,根据拟定的航线行驶并发出航行指令和队形指令,当航行前往目标区域途中船队以一字队形航行,到达目的地后领航船(1)发出改变队形的指令,跟随船(2)成分散状散布在领航船(1)周围;所述跟随船(2)到达领航船(1)指定区域后向领航船(1)反馈到达指令,领航船(1)则发出太阳能采集的指令,太阳能采集船(21)接收到采集指令后展开太阳能电池板并调整电池板与太阳的角度和方向,太阳能电池板开始工作,将太阳能转化为电能并储存在蓄电池中;
当太阳能采集船(21)上的蓄电池储电量达到要求时,领航船(1)发出能源转移指令,太阳能采集船(21)收到指令并收起太阳能电池板、并根据领航船(1)给出的指令驶向储能船(31)进行能源转移,转移完毕后按照领航船(1)指令驶向目的区域;
当储能船(31)蓄电趋于饱和时,电容剩余空间不足以完成下一次的能源转移,则领航船(1)发布改变队形和航行指令通知船阵返航。
2.根据权利要求1所述的远海可重组太阳能采集与发电船阵,其特征在于:所述领航船(1)统一指挥整个船阵,调整整个船阵的各项工作的顺利进行,船阵中跟随船(2)相互协同工作,所述太阳能采集船(21)负责太阳能的收集和发电、并将电能暂时储存在本船的蓄电池中,储能船(31)负责整个船阵的电能储存,所述储能船(31)上装有多个供每艘太阳能采集船(21)多次能源传输的大型储电设备。
3.根据权利要求1所述的远海可重组太阳能采集与发电船阵,其特征在于:所述储能船(31)采用半潜式设计。
4.根据权利要求1所述的远海可重组太阳能采集与发电船阵,其特征在于:所述领航船(1)包括领航船监控显示单元(11)、北斗卫星基础通信模块(12)、数据综合处理模块(13)、自组网模块(14)、气象感受器(15)和太阳能感受器(16);所述气象感受器(15)包括用于检测风速、风向和温度信息的传感器单元以及气象接收机;领航船(1)根据获得的气象海况决定船阵中各船舶航行的航向与航速、并根据接收到的气象警告避开恶劣海况天气;所述北斗卫星基础通信模块(12)实现船舶间位置信息的共享,所述数据综合处理模块(13)进行船舶数据处理和分发。
5.根据权利要求1所述的远海可重组太阳能采集与发电船阵,其特征在于:所述太阳能采集船(21)包括北斗卫星基础通信模块I(22)、数据综合处理模块I(23)、自组网模块I(24)和太阳光强度感受器(25);所述太阳能强度感受器(25)安装在太阳能采集船(21)上、内部设置有将光信号转化为数字信号的光敏原件,所述光敏元件将数字信号输入至太阳能电池板调节器中、调节太阳能电池板与太阳的方向夹角。
6.根据权利要求1所述的远海可重组太阳能采集与发电船阵,其特征在于:所述储能船(31)包括北斗卫星基础通信模块II(32)、数据综合处理模块II(33)、自组网模块II(34)和储能模块(35);
所述储能模块(35)安装在储能船(31)上、实时对船上的电能进行监控和管理,保证能源转移过程中各个蓄电池蓄电的顺利进行以及相应蓄电池蓄电达到要求后及时切换至新的蓄电池,并对相应蓄电池进行断电保护;
所述自组网模块II(35)基于船舶间数据实现行进过程中的船舶位置部署,进而构成任一船舶部署在上一船舶的无线信号覆盖范围内的无线自组网,在行进过程中部署船舶的同时保障了无线自组网的通信质量。
7.根据权利要求1所述的远海可重组太阳能采集与发电船阵,其特征在于:所述领航船(1)和跟随船(2)通过安装的北斗卫星基础通信模块和自组网模块组合形成局域自组网,其中自组网中的每艘船舶均发送信号或接收信号,每艘船一对一或一对多进行数据通信,所有跟随船的状态信息都会汇集到领航船,并使领航船获得其他跟随船的位置、光电转换率和电能储备量信息。
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