CN115298436A - 移动自主太阳能风电站 - Google Patents

Abstract

一种移动式自主太阳能风电站(MASWES),包括离案集运箱(2)，其配有加固壳体(18)；由至少两根沿集装箱(2)长度铺设和多根跨过集装箱(2)铺设的梁构成的加固格栅(19)；至少两根加固内柱(42)，其排列在集装箱(2)的相对两角，并在所述格栅(19)和所述加固箱子(18)的中间部分之间；多个反光垫(21)；多个可移动螺旋桩(22)，处于运输位置时，螺旋桩储存在多个圆柱通道(38)中；至少两台有大功率水平轴风力涡轮机(23)的单体塔或伸缩式桅杆(52)，每台提供至少10千瓦的功率，处于运输位置时，叶片和风向标被取下。加固内柱(42)是单体塔或伸缩式桅杆(52)的底座，并配有液压机构或电动推杆(54)和用于安装单体塔或伸缩式桅杆(52)的架设工具。集装箱(2)包括旋转轴组件，处于运输位置时，它们水平排列在集装箱(2)的两端；多个光伏双面板(24)；多个用于组成光伏板阵列(25)的多重折叠框架，总功率至少为30千瓦，且至少有一个储存在集装箱内部的充电点(28)和至少一个可充电电池(31)。

Description

移动自主太阳能风电站

发明领域

本发明涉及能源行业和电力。更具体地，本发明涉及适用于广泛的用电设备的移动式自主光伏和风力发电站，该发电站基于可通过海运、公路、铁路和空运运输的联运式集装箱，且可以方便地、不限次数地从一个地方移动到另一个地方。

背景技术

根据不同年份的公开资料显示，世界上领先的和最大的国家拥有的汽油-柴油加油站数目如下所示：英国在2017年为8422座，美国在2012年为114474座，加拿大在2008年为12684座，日本在2009年为40357座，德国在2011年为14300座，中国在2009年为95000座，印度在2017年为60799座，阿根廷在2014年为3916座。这些国家的汽油-柴油加油站数目总和大约为350000座。世界范围内这样的内燃机加油站的数目估计有450000座。

全球对小型绿色发电站的需求预计有数百万甚至数千万座。在国际社会的压力下，所有经济行业被迫逐渐向更清洁更绿色的能源转型，这将继续创造和加大对于各种电力运输、机器及其基础建设的需求。

对于欧盟公民个人以及其他西方发达国家的调查显示，目前向电动交通工具的过渡比较缓慢的原因如下所示：电动汽车价格依然很高，且充电站数目明显缺乏。

电动汽车制造商仍然认为缺乏充电站是阻碍其发展并和无法大批量生产他们产品的主要原因。很显然，使电动交通工具的充电更加便利，减少充电站之间的距离会恢复电动汽车的需求，这反过来会使其价格下降。同时，这些电力基础设施的成本是最基本的部分。

因此，我们所需要的是本发明所展示的一种移动式自主太阳能-风力发电站(Mobile Autonomous Solar-Wind Electrical Station)(在下文简称为MASWES)，它将达到以下效果：确保产生100％的清洁能源以保护环境；将来自太阳和风力的能源成本降至最低(仅折旧和用于服务)；在遥远的地区以及任何自治权允许的地方使用；实现将充电站移动到所需要的地方的低成本运输(移动式)；相比于在建筑工地上建造，在工业条件下制造电站成本更低；通过远程操控和维护，可以减少运行成本，可以有更多种使用形式：能源消耗、租借、共享、财产、转售等等，由于模块化生产，可进行简单且低成本的海、陆、空运输。

对于MASWES来说，同时给至少六台电动汽车充电是可能的，这是由于MASWES基于40英尺的集装箱，设置有三种不同的国际连接器，但不限于：SAE CCS,2类(Type 2),CHAdeMO，这意味着快速的充电过程。根据当天的天气情况，在南欧和中欧，每天充电池容量为22千瓦时的电动汽车的大概数量至少为12-19台。

基于本发明的普遍性，这种装置可以分销为以下几种形式：以订单价格的全款购买发电站供私人使用；以租赁或类似的约定购买发电站；通过周期性支付来临时租用发电站；大批量购买发电站以建立私人网络；以及由制造商在一个国家和一个联盟之间建立自己的大型发电站网络。

移动式充电站的低成本化、高效率以及可靠性会使得该充电站的安装数量在世界范围内排名第一。

目前的现有技术设备存在许多缺陷。很多类似设备在缺乏太阳辐射和/或风能的情况下不能连接电力网络，即使在那个地区有电网设备。

很多现有技术设备实际上在结构和容量上不够充足，难以满足目前市场的需要。大部分设备由于用于发电的桅杆尺寸不足或光伏模块缺乏，导致能源不足，进而无法为更多的高功率的电力设备和用电器充电，例如家庭、电动汽车、电动拖拉机等。

其他便携式自给自足的发电站包括一个内燃机和一个燃料箱，它们并非完全基于可再生资源。还有的发电站有两种或更多种类型的发电设备，这些发电设备互相连接，其中，第一种发电设备和第二种发电设备不同，这可以更加便利地获得不同种类的电力输出，但是这些发电站仍然经常提倡使用内燃机和燃料箱，导致它们仅仅是发电机加装额外的风能或太阳能组件，目的是为了在消费者面前显得更加“绿色环保”。

很多现有技术的发电设备倡导使用的小尺寸的光伏或者风力组件，这导致发电设备发电量低于5千瓦。此外，那些装有桅杆的装置通常安装有昂贵且复杂的结构，例如起重机臂，用于部署桅杆，但这样的话在强风条件下集装箱或者整体结构通常不足以保证安全地固定在地上，这通常或者可能导致桅杆或整个设备和结构的损坏，因为它们没有为高功率涡轮机风力的使用提供足够的支撑力。

很多现有技术的设备倡导使用可运输、可部署的多功能系统，包括外壳、太阳能板、(多个)风力涡轮机，燃料电池、燃料转化器和其他能量源，它们布置或固定在外壳上或者外壳内或者附近。这些装置还倡导使用光伏太阳能板阵列，这些太阳能板阵列被固定在外壳上，用于在缩回的收放位置和延伸的使用位置之间移动。现有技术设备以及它们所使用的和倡导的结构是复杂、昂贵的，且通常是无效的。

发明内容

本发明涉及专为特定物品或材料而设的集装箱、包装元件或包装；通过使用光伏模块转换红外辐射、可见光或紫外光，进行发电；适用于特殊用途的风电机，风电机与由风电机驱动的设备的组合；特别适用于安装在特定位置的风电机。

一个移动式独立光伏-风力发电站(一个发电站)最多基于一个20英尺、40英尺或45英尺的离案集装箱，其包括一个加固格栅和包括三个部分(层级)的壳体(hull)：(1--最底部)地面块(ground blocks)、反光垫和可移动的螺旋桩地基部分；(2--中间部)防水的电气和其他设备部分；(3-最顶部)高功率风力涡轮机和多重折叠的光伏组件阵列部分。

发电站位置的稳定性首先是通过旋转液压动力头或带行星齿轮箱的电动机(或蜗轮蜗杆电动机)将螺旋桩推进土壤(天然的或预先准备好的)中来实现的，同时在下一次运输前将螺旋桩收回。

大功率陆上风力发电站的至少两座单体塔或伸缩式桅杆(且其中叶片和风向标被折叠或取下)，旋转轴组件(gondolas)沿着集装箱相对放置在堆放位置，其由液压机构(或电动推杆)依次抬起，并用绳索固定在地面和集装箱的外壳上，以便在需要时展开。

电力的积累和输送是通过可充电电池进行的，这些电池也被包括在发电站的安装和拆卸，并配有逆变器。

为了保持发电站站内温度恒定，可以使用可逆(热-冷)热泵，其中制冷剂进入通道，深入土堆内，也可以使用空调来代替热泵或作为补充。

工作液体和材料的必要供应或处理，可由无人机经过服务区的屋顶开口来实现。

发电站内设有控制和通信模块；气象、温度、波动、安全等传感器；配备防雷装置、火灾报警器、灭火器和视频监控。

该站至少配备一个防破坏的充电点(一个充电子站)，用于为(但不限于)家庭、电动车、拖拉机、自行车、大型滑板车、儿童滑板车、平衡车或其他以及任何带有标准连接器和/或插座组的直流/交流电设备供电，终端以接收非现金支付作为选项。

该装置可以连接到供电网络，根据具体情况和地区设施，可以连接到并网或离网的发电站。

附图说明

附图在此并入并构成说明书的一部分，与具体实施方式一起阐述本发明，这有助于进一步解释本发明的原理，并使本领域技术人员能够制造和使用本发明。

图1是MASWES的立体图，相邻的场地由反光垫覆盖，还列举了不同的用电设备。

图2是在运输阶段时，MASWES所有设备的位置的常规方案示意图。

图3是一个40英尺的标准高立方ISO集装箱，其表面被光反射材料覆盖，且附近铺有反光垫。

图4是MASWES，其由三个部分(层级)组成：1)基础部分；2)防水的电源(机械)部分；3)风力涡轮机和阵列部分。

图5是MASWES的用电设备/用户侧示意图，包括使用中的充电子站。

图6是MASWES的内部视图，包括辅助设备。

图7是加固格栅和带有加固内柱的MASWES的壳体示意图。

图8是加固格栅的方案示意图。

图9是加固格栅和螺旋桩的连接方案示意图。

图10是加固格栅和内柱的连接方案示意图。

图11是MASWES的内视图，并展示了电力系统。

图12是螺旋桩从内部位置向外部推进的方案示意图。

图13是风力发电机组在运输阶段的零件情况方案示意图。

图14是光伏组件阵列与集装箱的铰链连接示意图。

图15A和图15B是光伏组件阵列在工作状态的情况方案示意图，配置有水平千斤顶进行说明。

图16是从地面到涡轮机塔的风力涡轮机稳定系统示意图。

图17A和图17B是通过液压机构(或电动推杆)连接加固内柱和涡轮机塔架的两个阶段的示意图。

图18是不同窗口构成的系统的示意图：在服务区(用于无人机)，用于电网连接，用于通风。

图19A和图19B展示了至少两种可能的风力涡轮机底座型式(14米的单体塔，24米的伸缩式桅杆)。

图20A、图20B、图20C、图20D和图20E是光伏组件阵列展开和太阳能板安装的方案示意图。

图21是MASWES软件的整体构思和两种工作模式示意图。

图22是MASWES的输出数据和与用电设备互动的方案示意图。

图23是计算机集群中心和人工智能系统的作用示意图。

具体实施方式

在以下对本发明的示例性实施例的详细描述中，参考了构成本发明一部分的附图(其中相同的数字表示类似的元素部件)，在附图中以说明的方式展示了本发明可以实施的具体示例性实施例。这些实施例的描述足够详细，以使本领域的技术人员能够实施本发明，但也可以利用其他实施例，并在不脱离本发明范围的情况下可以进行逻辑、机械结构、电气和其他改变。因此，接下来的详细描述不应被视为限制性的，且本发明的范围仅由所附的权利要求书界定。

在下面的描述中，阐述了许多具体细节，以提供对本发明的全面理解。然而，需要理解的是，本发明可以在没有这些具体细节的情况下实施。在其他实施中，为了使本发明更加清晰，本领域普通技术人员熟知的结构和技术没有被详细展示。参照这些附图，可以看到构成本发明装置的各种主要元素。

如图1所示，移动式独立光伏风能发电站——MASWES(1)最多基于一个易于安装的20英尺、40英尺或45英尺标准的离案集装箱(ISO标准)，它用于为不同的电力设备充电，但不限于各种用途的电动车辆(汽车、滑板车、自行车等)，以及家庭、农场、农业(例如电动拖拉机、无人机、其他无人驾驶飞行器和陆地车辆)和军事领域。

参照图2，移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)在运输阶段没有任何向外突出的部分，且由所有需要的设备组成，但不限于，例如一个40英尺的离案集装箱(2)，还有加固的壳体(18)、加固格栅(19)、储存的反光垫(21)、在圆柱通道(38)中的可移动螺旋桩(22)，其中该集装箱设置有用于移动螺旋桩的舱口(55)，对于40英尺的集装箱，配有至少两台单体塔(52)或伸缩式桅杆的高功率水平轴风力涡轮机(23)，每台至少提供10千瓦的功率，对于40英尺的集装箱每个至少有14米高，总功率至少20千瓦，其中叶片和风向标被取下，旋转轴组件沿着集装箱水平方向上相对地放置在堆放位置，储存的光伏双面板(24)，至少提供总功率30千瓦的多重折叠的光伏组件阵列(25)，存储在内部的充电点(28)，可充电电池(31)，以液压机构(54)(或电动推杆)为基础的加固内柱(42)，并与单体塔(伸缩式桅杆)对应的架设工具。

图5显示了MASWES的用户正面侧，其中将反光垫(21)设置在MASWES的底面和周围，连同光伏双面板(24)，可允许MASWES从太阳辐射中接受比现有技术明显更多的能量。高层阵列通过几根多节杆(49)支撑(有/没有在阵列和最低的集装箱边缘之间的调平千斤顶)，用于调整阵列角度，至少为0-30度。MASWES设置于地面块(20)上，这可以保护发电站不受雨水和融雪的影响。用户正面侧至少有一个充电点或充电子站(28)，在工作状态下，其穿过滑动门(37)后向外移出几英寸，且配常规的插口(连接器)，但不限于SAE CCS、2类、CHAdeMO等。

根据图11，移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)的电力系统(9)由，但不限于，光伏双面板发电站(26)，高功率风能发电站(27)，至少一个充电点或充电子站(28)，带有保险丝的断载器(29)，混合逆变器(30)，可充电电池(31)，离网控制器(32)，在网控制器(33)，装有制冷剂(41)的热泵(34)，调节器(35)，用于内部设备的满足设计需要的逆变器(36)(如空调)，一个或多个用于追踪MASWES能源网提供的能量数量的计数器，其作为能源网的供应者，至少有两台高功率风力涡轮机(23)，对于40英尺的离案集装箱，至少有120平方米的光伏双面板(24)，这是集装箱面积四倍以上。

移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)是由一辆带有倾斜床或侧向装载机(卡车和起重机)的集装箱卡车从交付地点运输到最终安装区域。在最后装载到集装箱卡车上之前，需要滑开螺旋桩舱口(55)(图12)，然后MASWES以螺旋桩舱口打开的状态被运到安装点。MASWES大多安装在具有天然中等硬度土壤(如沙子、粘土或壤土)的山丘上，或事先准备好的沙垫上，用于将螺旋桩打入。尽管如此，由于集装箱的方形和运输的方式，必须为客户准备绝对水平的表面。在北半球时，MASWES的用户侧正面需要直接朝向北方，在南半球时，则朝向南方。

在使用倾斜床卡车滑动MASWES之前，必须将地面块(20)铺设在水平表面上，MASWES的进一步水平状态是通过旋拧内部螺旋桩来实现的。在难以将土壤准备成水平面的情况下，MASWES可以被放在至少六个预先拧好的外部牢固地桩或其他类型的地基上，此外，内部螺旋桩(22)有助于将MASWES压固在地面上，并使发电站位置更稳定。为了完成该卸货过程，只需使用一辆侧装卡车(卡车和起重机)。

充分凹陷的螺旋桩(22)还另外被用作热泵系统(34)中低电位制冷制热的载体，根据季节和当前的温度条件来加热或冷却发电站。更简单的解决方案是采用一个空调(35)，当温度过高于或过低于单个设备或整个发电站的运行条件所需的温度时，空调自动打开。

如图3所示，铺设在发电站周围地面上的垫子(21)和所述集装箱的某些表面(6)被反光材料(7)覆盖，无论在白天的任何时候和一年中的任何季节，这些反光材料仍能将阳光收回并引导到光伏双面板的反面。此外，反光垫(21)能防止不同的电动车和拖拉机到站内充电的行驶过程中破坏地面。如果需要的话，被移去的集装箱屋顶用反光材料覆盖，可以作为反光垫的补充。集装箱的屋顶是多段式的。

参考图14，阵列和外壳之间的连接是以可自由移动的铰链形式建立的，因此所有太阳能电池板(24)可以共同为阵列(25)保持整体水平面，阵列的整体水平面是根据一年中的时间和太阳辐射，通过自动/非自动调平千斤顶(50)和致动器(51)同时移动多节杆(49)来实现。上述方法可以定期清理可能落在太阳能电池板(24)表面的积雪和树叶。

根据图15A和图15B，至少有两种类型的阵列支撑方式:图15A的变体，其中，用于阵列低层、带/不带调平千斤顶(50)的多节杆(49)位于阵列(25)和集装箱最底部边缘之间；图15B的变体，其中，用于阵列低层、带/不带调平千斤顶(50)的多节杆(49)位于阵列(25)和地面之间。屋顶的机器(动力)部分的光伏双面板阵列(24)由致动器(51)进行校正，因此，低层、屋顶层和高层的阵列共同形成了整个太阳能电池的水平面，且可根据太阳辐射同时调整水平面。

太阳能电池板的支架结构(25)通过具有极限位置的铰链机构进行分解，以防止其进一步向外延伸，从而创造出一个用于安装电池板的水平面。通过这些铰链，支架(25)被堆放在集装箱顶部，形成初始位置，从而不需要拆解它们。在展开的状态下，太阳能电池板(24)的支架结构(25)靠在地面或依附在集装箱上，以提供了刚性和稳定性。

如图20A、20B、20C、20D和图20E所示，从储存状态到工作状态，光伏组件阵列同时向集装箱的四个侧面展开，类似信封和书籍的布局设计。参考图20E，额外的光伏组件阵列被铺设在屋顶的机器(电力)部分的风力涡轮机塔(桅杆)原先所在的地方，以形成整个水平面(39)。通过这种特殊的方法，太阳能模块支架的总面积至少是集装箱面积的四倍以上。这使我们能够在一个40英尺的，ISO标准的集装箱上使用至少120平方米的双面电池板，而不会失去外壳和阵列与电池板之间的物理连接。

如图13所示，在收放位置时，带有旋转轴组件的风力涡轮机(23)的叶片和风向标被除去，水平相对地放置在集装箱(2)的上部(5)。在打开太阳能电池板阵列的百叶窗后，这些设备被依次升起到部署叶片和风向标所需的最小角度，使旋转轴组件和叶片进入工作位置。此外，液压机构(或电动致动器)垂直安装并将隐蔽塔(52)或每根桅杆的伸缩部分延伸到工作位置，并用绳索将每个桅杆固定在土地和集装箱上，使得通往发电站(充电点，插座组)一侧的通道不受阻碍。风力涡轮机在测试模式下依次运行，以检查振荡情况。

根据图17A和图17B，高功率风力涡轮机的单体塔(52)或伸缩式桅杆是由风力涡轮机的液压机构(54)(或电动致动器)架设的。在单体塔或伸缩式桅杆垂直安装后，它们通过多螺栓连接的方式被固定在加固内柱(42)上，以在地面、螺旋桩(22)、加固格栅(19)、内柱(42)和由加固壳体(18)支撑的单体塔(52)或伸缩式桅杆之间共同形成一个刚性的系统性结构，防止出现任何动摇。为了防止水、雪和灰尘进入集装箱的动力(机器)部分，在顶部的地板和动力(机器)部分的天花板之间的风力涡轮机(或电动致动器)的液压机构(54)使用了带排水功能的专用外壳。

参照图19A和图19B，移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)可由一种或其他类型的风力涡轮机的底座构成。第一种类型(图19A)的风力涡轮机设置在单体塔(52)上工作，第二种类型(图19B)在伸缩式桅杆(53)上工作，附带有用于将风力涡轮机桅杆固定在外壳和地面上绳索系统(8)。对于40英尺ISO标准的集装箱，如图19A所示，第一种变体包括至少14米的单体塔，第二种变体(图19B)由至少24米的伸缩式桅杆构成。具有不同类型的风力涡轮机基座的发电站的其他主要和辅助设备同样包括，但不限于，整个移动式自主太阳能-风力发电站本身(1)、带有支撑性多节杆(49)的光伏双面板(24)、至少一个充电点或充电子站(28)。

在制造厂进行的初次充电应足以提供MASWES的所有安装和调试工作的电量需求。风力涡轮机的测试结束后，太阳能电池板的活动窗被固定。电池板展开。陆上风力发电站和太阳能发电站与电池连接，其他电气设备启动，测试通信网络和所有系统，且测量所有参数。安全系统启动。

MASWES应根据需要和技术上的可行性连接到集中供电网络。提前进行必要的准备并与能源供应商就此进行协调。在站内自备电能不足的情况下，由中央网络提供电能。在电能过剩的情况下，当发电站的电池容量不能够继续充电，且没有消费者在充电时，MASWES以“绿色”电价向中央网络回馈供应电能。

在所有系统的正常运行时，滑动门从集装箱的用户侧打开，连接器块和作为充电点(插座组)的支付终端向前推出至外界并固定在外壳上，然后对其进行测试。在地面上，在距离集装箱约1米处铺设路缘石，以防止电动汽车与发电站相撞。MASWES已经准备好为消费者工作。如果提供一个双人电工小组加上一个卡车司机(总共最多三个人)进行安装，MASWES的最长安装时间为一天。

根据图4，作为移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)的一个基本部件的标准离案集装箱在结构上分为三个部分(层级)：地面块、反光垫和可移动的螺旋桩组成的基础部分(3)；防水的电气和其他设备部分(4)；高功率风力涡轮机和多重折叠的光伏组件阵列部分(5)。在收放位置，多重卷叠的光伏板阵列(25)折叠放在大功率风力涡轮机(23)的上方，在防护集装箱屋顶的下方。可翻转的螺旋桩(22)地将外壳牢牢地压在地上，但通过地面块(20)防止集装箱处于最低位置(与地面碰撞)。

从图6可以看出，移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)包括以下辅助设备，但不限于，电站控制和服务中心通信模块(10)、天线(11)、计算机(12)、天气、温度、波动、安全和其他传感器(13)、火灾报警器(14)、灭火器(15)、视频监控(17)和防雷装置(16)，其中螺旋桩被用作地杆。所有MASWES的电子设备都可以通过安全的通信频道进行远程监控和管理。

如图7所示，坚固的金属结构外壳由加固外壳(18)、加固格栅(19)和至少两根加固内柱(42)组成，两根内柱位于集装箱格栅和加固外壳(18)中间层之间的对角处(大约呈对角线)，它们共同构成了整个牢固的刚性系统：地面--螺旋桩--加固的集装箱格栅--加固外壳--内柱--风力涡轮机的塔架(或桅杆)。

图8显示了加固格栅(19)的方案，对于40英尺集装箱，高强度的金属结构是由至少两根纵向铺设的大梁和多根横向架设的横梁提供的。此外，至少准备两个地方用于安装内柱和设置多个螺旋桩孔(46)，它们以穿过集装箱的水平面的方式布置，这样它们能够均匀地承受静态载荷。如图7所示，加固壳体(18)作为集装箱支架是由所需尺寸的金属通道组成的实心焊接结构，以确保刚性。所有这些梁都是以使集装箱具有额外的刚度和稳定性的方式排列。

图9展示了一个螺旋桩(22)和加固格栅(19)之间的连接方案。第一个是螺旋桩(22)垂直运动，用一个引导套筒引导螺旋桩旋拧穿过集装箱的加固格栅(19)上的一个专用孔(46)，还有一个专用的导向结构--供螺旋桩使用的专用圆柱通道(38)。旋拧由旋转液压动力头或带行星齿轮箱的电动马达(或蜗轮蜗杆马达)进行。在它们被完全拧入并通过多螺栓连接固定在加固格栅(19)上后，它们与加固壳体(18)、加固内柱和风力涡轮机的塔架(桅杆)共同形成一个整体结构，这个结构提供了MASWES的刚性和稳定性。

如图10所示，内柱(42)最底部通过多螺栓连接固定在加固格栅(19)上，并且内柱最顶部与加固壳体(18)的中间部分形成整个焊接结构。由内柱、加固格栅和加固壳体组成的外壳通过在特殊的圆柱通道(38)和孔(46)中移动的螺旋桩(22)牢牢地紧固在地面上。

参照图12，螺旋桩(22)在专用的圆柱通道(带有自由移动的导套的专用导向结构(38))内穿梭，并从集装箱内部空间移动到土壤(天然的或预先准备的)中。同样地，它们被一个旋转的液压动力头(40)或一个带有行星齿轮箱(或蜗轮蜗杆电机)的电动马达收回。穿孔的安全橡胶垫(shadows)(45)设置于集装箱的地板上，且从地板内侧覆盖住所有螺旋桩孔(46)，以防止雪、水和灰尘进入内部。从外部看，螺旋桩孔(46)被一个水平滑动的舱门(55)锁住。

集装箱的高功率风力涡轮机和多重折叠的光伏组件阵列部分(5)的地板(如图13所示)由穿孔钢板(或其他金属)组成，它铺设在加固壳体(18)中间部分(参考图10)。电器和其他设备部分(4)的防水性是通过柔性聚碳酸酯或类似材料的整板来实现的，并设置有多个角度，用于排水，让水和融化的雪从所述集装箱中流出。

图16通过在图中加入以下部件来支持前者：可移动的螺旋桩(22)、地面块(20)、加固格栅(19)、加固壳体(18)、加固内柱(42)、带有自动或非自动调平千斤顶(50)的多节杆(49)、光伏双面板(24)、带有用于架设的液压机构(或电动致动器)(54)的单体塔(52)、高功率涡轮机(23)。

图18展示了集装箱不同的特殊开口，如服务区的屋顶开口(43)，可用于供应或处理工作液体，用于无人机(44)和其他无人飞行器来MASWES充电，用于并网连接的舱口(47)，集装箱壁上的安全通风开口(48)。

无论天气条件如何，MASWES的软件必须确保每块电池均匀充电，即不管是从两个电源(太阳、风)同时充电，还是从一个电源切换到另一个。当所有电池达到最大容量时，电力的传输开始直接转移到充电点，或者在没有消费者充电的情况下，如果MASWES没有连接到电网，风力装置和太阳能电池板的运行会暂时中断。当风力超过标准时，陆上风力发电站的运行也会暂停。

MASWES(1)的软件由两个子系统组成：

-GCMS(发电和充电管理软件)。

-SPOOM(预测最佳运行模式的软件)。

为了提高可靠性，每个软件子系统都作为一个独立的服务器运行，它们之间的数据交换是受管理的。

GCMS提供对可充电电池及其电源(光伏双面板上的太阳能发电站(26)和高功率风力发电站(27))的充电状态的监测。此外，它还监测电路的内部电阻和各种连接器上是否有负载。GCMS记录了状态和运行模式的日志。收集的数据在SPOOM的要求下通过内部通信协议传输给SPOOM。这些数据是个性化的(由制造商分配的唯一设备标识符签名)。数据和日志在传输后不被删除，而是存储在内部磁盘上，供工程人员和服务人员使用。在发电站(1)的RAM中，数据被流转(rotated)。

在有安全的互联网连接时，SPOOM被激活。互联网连接是依据当地、区域或全球标准提供的。部署发电站(1)的地理定位位置被确定。基于地理位置，SPOOM收集并分析最近的未来天气状况(风向及其强度、云度、环境温度、湿度等)的预测数据。软件操作有两种模式：单机和工作组。

单机--在该模式下发电站(1)完全单独使用。这种模式是为个体的私人使用准备的。在这种情况下，SPOOM定期将从GCMS获得的数据和模式变化的日志发送到计算机集群中心。同时，还收集关于发电站(1)的运行和使用模式的信息。这些信息是制造商对发电站进行优质服务和提供支持时所需要的。

工作组--在该模式下发电站在多个发电站组成的工作组中使用。在这种情况下，和单机模式一样，SPOOM也将从GCMS获得的数据和模式变化的日志定期发送到计算机集群中心。同样也会收集从公共地图和其他公共资源中获得的车流量和其他用电器流量的数据。从GCMS获得的定期数据被收集，并与天气数据和该时期的交通值以及最近的未来天气预报一起汇编。由此产生的数据在计算机集群中心的要求下被复制上传。这些数据也通过一个独特的设备ID进行个性化处理。计算机集群中心成功接收数据后会反馈一个标识，以及发送关于当前最佳运行模式的建议和关于近期发电站(1)在未来有效运行的建议。

计算机集群中心负责计算一个地区或一个区域内几个发电站的最佳地理位置。计算机集群中心根据收集到的统计数据，对发电站的最佳运行模式和位置进行预测。计算机集群中心的软件包含基于多层神经网络的人工智能系统，该系统在一系列的模拟情景上进行训练，然后在真实数据上进行额外的学习。输入数据包括发电站的地理位置、位置数据、救援物资、天气和消费者流量的定期数据、以千瓦时为单位的电力生产量(这对每个发电站(1)的储藏电量来说是通用的)、电路的电阻和输入电流的水平。

在工作组模式中，当待充电电器在充电子站(28)的任何连接器/插座上连接或断开时，活动数据和连接器/插座的当前状态被发送到计算机集群中心。该数据是实时传输的。基于这些数据，计算机集群中心对集群中所有发电站(1)的连接器/插座的占用情况有一个完整的真实描述。计算机集群中心的API(应用编程接口)使得可以在任何时候检测充电子站(28)的连接器/插座是否处于可用状态，以及检测集群中每个发电站(1)任何时候的剩余能量输出(千瓦时)。这一功能使我们能够组织搜索最近的可用发电站(1)，且该站有所需类型的空闲连接器/插座，并有已生产的电量储备。它有助于在网站或移动软件应用中使用这些信息。

SPOOM服务的另一个强制性功能是从计算机集群中心更新发电站(1)的软件(保存旧的软件版本并为GCMS和SPOOM都安装新的版本)。

移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)是完全依靠可再生资源组建的，如果在某一地区，在太阳能辐射或/和风能短缺的情况下，发电站可能会与电网连接。

如上图所示，MASWES仅由一个标准的离案集装箱组成，离案集装箱作为一个完全适合运输的发电站基地，没有任何突出部分，突出部分将使离案、公路、铁路或航空的运输任务变得复杂。

存储、折叠和安装光伏组件及其阵列的机制和方法显得足够地简单、便宜，且不需要额外的能源，并且在其他安装程序中，两名船员最多使用一天就可安装完。太阳能发电站的年产量大约为至少44,000千瓦时。

本发明中详细描述了存储、折叠和安装风力涡轮机及其塔架(桅杆)、旋转轴组件、叶片、风向标的方法，如果想用40英尺集装箱作为发电站的基地，可以使用至少两个最小功率为10千瓦的高功率水平轴风力涡轮机。所有的安装程序都是由两名船员用船员设备和预先积累的电量进行。在岸风力发电站的年产量大约为80,000千瓦时。

整个MASWES每年至少提供124,000千瓦时电量。

将移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES)稳定在地面上的工具，即两个高功率风力涡轮机已经充分阐述，还包括：可翻转的基础部分--可移动的螺旋桩、加固壳体、加固格栅、加固内柱、用于固定风力涡轮机桅杆的绳索系统以及其他。

所有的条件都是为不同用电器的充电准备的，如电动汽车、滑板车、自行车等，以及家庭、农场、农业(如电动拖拉机、无人机、其他无人飞行器和陆地车辆)和矿业公司或用于军事用途。

本发明只关注一个伟大的任务—无论是否存在电网，以最大的经济效益和绝对可持续的方式，通过可再生资源为广泛的遥远的用电器提供电力，这在目前世界各地糟糕的生态环境下是很有用的。本发电站没有内燃机和燃料箱、燃气/柴油发电机、水体过滤系统、水体分配系统等设备。

因此，可以理解的是，本发明部件的最佳尺寸关系，还包括尺寸、材料、形状、功能以及操作、装配和使用方法的变化，对于本领域的普通技术人员来说，被认为清楚和显而易见的，并且所有与附图中说明的和上述描述的中等效的关系都旨在被本发明所涵盖。

此外，可预料到其他领域的技术可能会从本方法中受益，并且对设计进行调整。因此，本发明的保护范围应该由所附的权利要求书及其法律上的等同物来确定，而不是由所给的实施例来确定。

Claims (20)

1.一种移动式自主太阳能-风力发电站(MASWES),其特征在于，包括：

离案集装箱；

所述离案集装箱配置有：

加固的壳体；

由至少两根纵向铺设的梁和横跨所述集装箱的多根横梁设置成的加固格栅；

至少两根加固内柱，所述内柱位于集装箱的格栅和所述加固的壳体的中间层之间的相对两端；

多个反光垫；

多根可移动螺旋桩；

多个圆柱通道；

所述多根可移动螺旋桩储存于所述多个圆柱通道内；

至少两台带有大功率水平轴风力涡轮机的单体塔或伸缩式桅杆，对于40英尺的集装箱，在叶片和风向标取下的情况下，每台所述风力涡轮机至少提供10KW，且高度至少达到14m，总功率至少为20KW；

旋转轴组件沿着所述集装箱水平相对放置在堆放位置，

多个光伏双面板；

多个多重折叠的光伏组件阵列，所述阵列提供的总功率至少为30千瓦，一个或多个储存在所述集装箱内的充电点；

一个或多个可充电电池；

至少两根带有液压机构(或电动推杆)的加固内柱作为设备基部；以及

对应的用于单体塔(伸缩式桅杆)的架设工具。

2.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

所述螺旋桩移动穿过特殊的圆柱通道-带有自由移动的导套的特殊导向结构，所述螺旋桩从所述集装箱内部移动到土壤中；

穿孔的安全橡胶膜设置于所述集装箱的地板上，从所述地板的内侧覆盖所有的螺旋桩孔，用于防止雪、水和灰尘进入所述集装箱内部；

侧面的螺旋桩孔被水平滑动的舱门锁住；

所述集装箱中的风力涡轮机和多重折叠的光伏组件阵列部分是由铺设在所述加固壳体中间部分的穿孔钢板组成的；以及

电气和其他设备部分的防水性是通过柔性聚碳酸酯或类似材料制成的整张板材实现，并设置有多个角度，用于排水，让水和融化的雪从所述集装箱中流出。

3.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，还包括

用于多节杆的自动或非自动调平用千斤顶；以及

用于架设所述风力涡轮机塔架(桅杆)的液压机构(或电动推杆)；

所述集装箱上的一个或多个开口，如服务区的屋顶开口，所述开口用于供应或处理工作液体，以及为无人机和其他无人驾驶飞行器充电；

用于连接电网的舱口；以及

所述集装箱墙壁上的安全通风口。

4.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，还包括

光伏双面板发电站；

大功率风力发电站；

至少一个充电点或充电子站；

一个或多个带保险丝的负载断路器；

一个或多个混合逆变器；

一个或多个可充电电池；

离网控制器；

并网控制器；

带有制冷剂的热泵；

调节器；

满足设计需要的变频器；

一个或多个计数器。

5.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

所述离案集装箱为20英尺、40英尺或45英尺的标准离案集装箱。

6.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，包括

至少两台大功率风力涡轮机；以及

对于40英尺的离案集装箱，至少120平方米的光伏双面板，所述光伏双面板的面积至少为所述集装箱面积四倍大。

7.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

铺设在所述发电站底下和旁边的所述反光垫与所述光伏双面板共同使得所述发电站从太阳辐射中显著接收更多的能量；

在所述阵列和所述集装箱最低处边缘之间，各层所述阵列由多根有/没有调平千斤顶的多节杆支撑，所述多节杆用于校正所述阵列的角度，校正至少0-30度；

所述发电站设置于地面块或外部稳固桩基上；

用户端前面侧至少有一个充电点或充电子站，在工作状态下穿过滑动门向外移出几英寸，所述充电点或充电子站配有常规的插座(连接器)。

8.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

凹陷的螺旋桩还被用作热泵系统中低电位制冷制热的载体，用于根据季节和当前的温度条件来加热或冷却电站。

9.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

当温度过高于或过低于单个设备或整个电站的运行条件所需的温度时，空调自动开启。

10.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

所述集装箱的表面被所述光反射材料覆盖，尽管在白天的特定时间和一年中的某个季节，所述光反射材料仍能将阳光收回并引导到所述光伏双面板的反面；

所述反光垫用于防止不同的电动车和拖拉机到站内充电的行驶过程中破坏地面；以及

将被移去的所述集装箱屋顶用光反射材料覆盖，可作为所述反光垫的补充。

11.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

所述阵列和外壳之间的连接是以可自由移动的铰链方式建立的，因此所有太阳能电池板可以共同保持阵列的整体水平面，所述阵列的整体水平面是根据一年中的时间和太阳辐射，通过自动/非自动调平千斤顶和推杆同时移动所述多节杆来实现。

12.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，还包括

两种类型的阵列：

设置于所述阵列低层的带/不带调平千斤顶的所述多节杆位于所述阵列和所述集装箱最低处的边缘之间；以及

设置于所述阵列低层的带/不带调平千斤顶的多节杆位于阵列和地面之间；以及

屋顶的机器(电气)部分的所述光伏两面板阵列由推杆校正，因此，低层、屋顶层和高层的阵列共同形成整个水平面，作为太阳能电池，且可根据太阳辐射同时调整所述水平面。

13.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

所述太阳能电池板的支架结构通过铰链机构进行分解，所述铰链机构具有防止其进一步延展的极限位置，从而为所述电池板的安装创造了一个平面；

所述支架被堆放在所述集装箱顶部，作为初始位置；以及

在展开的状态下，太阳能电池板的所述支架结构靠在地面或与所述集装箱连接，以提供刚性和稳定性。

14.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

从储存状态到工作状态时，所述光伏组件阵列沿所述集装箱的四边同时展开，类似信封和书籍的布局设计；

额外的光伏组件阵列被放置在屋顶机器(电气)部分的风力涡轮机塔(桅杆)的原先所在处，所述额外的光伏组件阵列形成所述整个水平面。

15.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

在收起的位置时，带有所述旋转轴组件以及叶片和风向标被摘除的所述风力涡轮机水平相对放置在所述集装箱的上部；

在打开所述太阳能电池板阵列的百叶窗后，设备被依次提起到部署叶片、风向标所需的最小程度，使旋转轴组件和叶片进入工作位置；以及

所述液压机构(电动推杆)垂直安装，并将隐蔽塔或每个所述桅杆的伸缩部分延伸到工作位置，用绳索将每个所述桅杆固定在土地和所述集装箱上，使得通往所述发电站用户侧的通道不受阻碍。

16.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

所述单体塔或所述高功率风力涡轮机的伸缩式桅杆是通过液压机构(电动推杆)架设的；以及

在所述单体塔或所述伸缩式桅杆垂直安装后，它们以多螺栓连接的方式被固定在所述加固内柱上，共同在地面、所述螺旋桩、所述加固格栅、所述内柱和由所述壳体加固外壳支撑的所述单体塔或所述伸缩式桅杆之间形成一个刚性的系统结构。

17.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，

在所有系统的正常运行时，滑动门从集装箱的用户侧打开，连接器块和作为充电点(插座组)的支付终端向前推出，到达户外，并固定在所述外壳上。

18.如权利要求1所述的发电站，其特征在于，还包括

电站控制和服务中心通信模块，

天线，

计算机，

天气、温度、波动和安全传感器；

火灾警报器、灭火器，

视频监控，

防雷装置，其中所述螺旋桩被用作接地棒；以及

无线网络，其中在所述无线网络中，可通过安全的通信频道对电子设备进行远程监控和管理。

19.如权利要求18所述的发电站，其特征在于，还包括

发电和充电管理软件，所述管理软件用于监测电池充电状态及电池能量来源--所述太阳能发电站上的光伏双面板和所述高功率风力发电站，或者两者都有；

用于预测最佳运行模式的软件，所述软件有两种运行状态--完全自主(单机)和作为一个发电站组的一部分(工作组)。

20.如权利要求19所述的发电站，其特征在于，

发电和充电管理的数据和最佳运行模式的预测结果被持续传输到计算机集群中心；其中

所述计算机集群中心的软件包含一个基于多层神经网络的人工智能系统，所述人工智能系统在一系列的模拟情景上进行训练，然后在所述发电站的提供实际数据上进行额外的学习；

其中，所述计算机集群中心的API(应用编程接口)用于对所述发电站充电点的连接器/插座的状态进行监测，以随时了解该所述发电站连接器/插座的可用性以及发电和耗电的平衡性。

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