CN117543843A - 一种可移动离网发电储能供电系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可移动的离网发电储能供电系统，所述供电系统适用于江河或近海面。供电系统由主箱和副箱组合构成。主箱包含移动单元、储能单元和控制单元，能够驱动所述供电系统进行速体移动、转动或停泊；副箱内部设有浮动单元、光伏产能单元和波浪产能单元，能够将太阳能和波浪能转换为电能。此外，还设计了一个可扩充容量的储存罐作为额外的储能装置，通过充气和利用水压驱动涡轮机产生电能。系统还包含一个运行储电策略模型的管理系统，以预测供电和用电情况并确定是否需要启用储存罐。所述供电系统能够方便地由拖船进行移动，并根据具体水域和用水情况，进行离网式发电和储电。
Description
技术领域
本发明涉及电力技术领域。具体而言，涉及一种可移动离网发电储能供电系统及方法。
背景技术
随着社会对电力应用的需求增加，并且随着对海上以及近海水上区域的发展需求，人们开始更多地在这些水上区域进行长期活动或者生活。然后水面环境复杂，并且在一些需要时常更改停留地点的应用情况下，若采用远程电缆输电的方式则难以实施；同时若采用大型的发电装置，则由于前期的基础设施布局的成本较高并且难以移动，无法灵活地进行应用。
根据已公开的技术方案，公开号为KR1020130137264A的技术方案提出一种安装在基岩上的海上风力发电设备，其通过设置一坚固的核心桩将发明平台固定于海床上的基岩上；公开号为CN116292103A的技术方案提出一种海上风力发电方法和海上风力发电船，通过在船上设置风力发电设备并根据气象预测到达具有适合发明的风力区域，从而实现高效的海上发电和储电功能；公开号为US20130307272A1的技术方案提出一种利用水电进行发明的移动式装置，其包括一组可方便运输和搬动的水电涡轮机以及相应的管道和叶片，通过将该装置设置于适合的水源处即可以进行低功率的发电。
以上技术方案均提出多种采用风力和水力发力的可移动式发电方案，然而这些方案的移动能力和移动后重新启用的时间和技术成本都较高，因此对于较频繁在海面上进行移动的应用场景还需要提出更多优化的技术方案。
背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
发明内容
本发明的目的在于，提供了本发明公开了一种可移动的离网发电储能供电系统，所述供电系统适用于江河或近海面。供电系统由主箱和副箱组合构成。主箱包含移动单元、储能单元和控制单元，能够驱动所述供电系统进行速体移动、转动或停泊；副箱内部设有浮动单元、光伏产能单元和波浪产能单元，能够将太阳能和波浪能转换为电能。此外，还设计了一个可扩充容量的储存罐作为额外的储能装置，通过充气和利用水压驱动涡轮机产生电能。系统还包含一个运行储电策略模型的管理系统，以预测供电和用电情况并确定是否需要启用储存罐。所述供电系统能够方便地由拖船进行移动，并根据具体水域和用水情况，进行离网式发电和储电。
本发明采用如下技术方案：一种可移动离网发电储能供电系统，所述供电系统包括主箱以及与主箱活动连结的一个以上副箱；所述主箱以及副箱为长方体钢结构箱体；所述主箱以及副箱均被配置于江河或者海洋水面上进行工作；
其中，所述主箱内部包括配置有移动单元、储能单元和控制单元；所述移动单元用于实施主箱以及副箱的移动、停泊、转向；所述储能单元包括电池和转换模块，用于将供电系统产生的电能进行转换和存储；所述控制单元用于控制所述供电系统的各单元进行工作；
所述副箱内部设置有浮动单元、光伏产能单元以及波浪产能单元；其中所述浮动单元用于保持由副箱与主箱组成的整体供电系统浮于水表面；所述光伏产能单元包括多个光伏硅板，用于将来自太阳的辐射能转换为电能；所述波浪产能单元包括多个沉降箱和与沉降箱通过钢索连接的电转换器，通过副箱在水面上随波浪浮动，所述沉降箱在被牵扯的过程中产生对电转换器的作用力，从而将机械能转换为电能；
并且，所述浮动单元还包括设置有可扩充容量的储存罐；所述储存罐用于为所述供电系统作为额外的储能装置；所述储存罐的第一入口连接于充气模块，通过充气模块向所述储存罐内充入常压或压缩空气；通过将所述储存罐置于水面之下，并令水通过第二入口进入储存罐的过程中，驱动涡轮机以产生额外的电能。
优选地，供电系统包括运行有储电策略模型；所述这储电策略模型包括用于预测在从当前开始时刻t0的之后的时间T的期间，供电系统的预期供电量Q以及用电端的预期用电量U，以确定是否需要启用所述储存罐进行额外的储能；其中预期供电量Q为光伏产能单元的产电量qs以及波浪产能单元的产电量qw的总和；
其中，，为一个基于时间的积分区域为t0至t0+T的积分函数，f(ps)为所述光伏产能单元的瞬时供电功率，其通过将天气向量ps输入预测模型f()计算所得；
qw的数值可以通过统计水域年的历史统计数据所得；
优选地，所述天气向量ps为多维的特征向量，其中的特征维度包括日照强度、气温、雨雾、空气通透度的一项或以上；天气向量ps各维度的数值通过所述控制单元从外部数据源获得从当前开始时刻t0的之后的总时间t的预测数值，并输入预测模型f()；
优选地，所述预测模型f()为基于深度神经网络建立的预测模型；
优选地，所述控制单元包括根据所述储电策略模型，控制所述充气模块对所述储存罐进行充气，并确定所述储气罐的总储气体积；
优选地，所述主箱与一个或以上所述副箱通过金属结构的桁架进行连接；并且桁架与主箱以及桁架与副箱的连接结构包括设置有活动形式的铰链，使得桁架与主箱以及副箱之间具有一定的相对移动范围；
优选地，所述光伏产能电元在所述副箱上设置有多块光伏硅板；多块光伏硅板被铺设于副箱的上表面以及四个侧面；
其中，设置于副箱上表面的光伏硅板的底面设有转动装置，使得这部分光伏硅板根据太阳光照角相应转动以获得较高的太阳光照接收效率，并且设定上表面的光伏硅板与水平面的夹角为r；
并且，设置于副箱四个侧面的光伏硅板则通过展开装置进行展开操作，所述展示装置通过对光伏硅板进行翻转并使光伏硅板朝上展开，以增加吸收太阳能的表面积；并且所述展开装置包括进一步控制四个侧面的光伏硅板平行于位于副箱上表面的光伏硅板，使得四个侧面的光伏硅板保持与水平面的夹角为r。
优选地，所述波浪产能单元包括：沉降箱、钢索以及电转换器；所述钢索用于将所述沉降箱与所述副箱进行钢性连接；所述沉降箱被放置于水下；所述钢索在所述副箱和所述沉降箱的相对浮动牵引下驱动所述电转换器工作，并通过所述电转换器将浮动时的机械能转化为电能；
优选地，所述浮动单元设置于所述副箱的四个侧面相对于光伏硅板的第二面；所述浮动单元包括钢结构的骨架以及浮动材料；所述浮动材料被固定于所述骨架内部，所述骨架固定于副箱的四个侧面的第二面；
并且，所述浮动材料由以下任意一种材料或一种以上材料的组合而制成：聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂、具备密闭孔隙的发泡混凝土，或者是由玻璃钢粉末与高分子树脂混合并导入空气所形成的轻质玻璃钢材料；
进一步的，提出一种可移动离网发电储能供电方法，所述供电方法应用于上述一种可移动离网发电储能供电系统；所述供电方法包括以下步骤：
S100：评估目标水面区域的波浪环境，包括预测波浪类型、波高以及当前主箱和副箱的组合整体的浮动状态；并且评估该区域的日照轨迹，计算所述光伏产能单元的光伏硅板在日照阶段的入射度角；
S200：根据预测的波浪环境，配置适当行程和阻尼的电转换器，配备适当浮力特性的沉箱，以及适当浮力体积和特性的副箱，以及适当长度的钢索；
S300：将所述供电系统移动到指定水域表面；将所述波浪产能单元通过所述钢索连接到所述副箱，并将副箱下沉到水面下指定深度；
S400：将所述主箱和副箱的组合体进行水面锚定，使得能在位置固定并且能够摆动；
S500：启动所述光伏产能单元的光伏硅板进行展开，启动所述波浪产能单元的电转换器进行能量转换；
S600：在每日指定的一个或多个时刻，通过对天气和用电量进行预测，确定是否需要启用所述储能罐进行额外储能。
本发明所取得的有益效果是：
本发明的供电系统采用太阳能以及波浪能两种主要产能方式，结合利用水力能源进行额外的电能补充，系统在不同的天气和水面条件下依然可以保持稳定的能源获取；
本发明的供电系统包括运行有储电策略模型，这个模型可以预测在一段时间内，供电系统的预期供电量和用电端的预期用电量，以确定是否需要启用储存罐进行额外的储能；通过采用智能化的能源管理方式，使得所述系统在面对不同的能源供需情况时，都可以做出最优的决策；
本发明的供电方法的实施方式能够快捷地完成基础设置和布局，短时间内即可以开始进行发电，适用于需要频繁进行地点变换的供电应用场景；
本发明的供力系统中各软、硬件部分采用了模块化设计，方便今后的升级或者更换相关的软、硬件环境，降低了使用的成本。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
1-光伏产能单元；2-波浪产能单元；3-储能单元；4-控制单元；10-主箱;20-副箱；311-上表面；312-第一侧面；313-第二侧面；34-箱体内部；35-加强侧板；50-沉降箱；52-钢索；54-电转换器；56-拉力回收机构；58-止回阀；60-浮力调整装置；62-顶部开口；80-储存罐；84-涡轮机；86-第二钢索；88-第一入口；700-计算机系统；702-总线；704-处理器；706-主存储器；708-只读存储器；710-存储设备；712-显示器；714-输入装置；716-光标控制设备；718-网络设备；
图1为本发明所述供电系统的示意图；
图2为本发明实施例中所述主箱与副箱的组合俯视示意图；
图3为本发明实施例中所述主箱与副箱的组合水平视角示意图；
图4为本发明实施例中所述副箱的示意图；
图5为本发明实施例中所述波浪产能单元的结构示意图；
图6为本发明实施例中所述沉降箱的结构示意图；
图7为本发明实施例中所述控制单元的架构示意图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内。包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位。以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
实施例一：示例性地说明一种可移动离网发电储能供电系统，所述供电系统包括主箱10以及与主箱活动连结的一个以上副箱20；所述主箱10以及副箱20为长方体钢结构箱体；所述主箱10以及副箱20均被配置于江河或者海洋水面上进行工作；
其中，所述主箱10内部包括配置有移动单元、储能单元3和控制单元4；所述移动单元用于实施主箱以及副箱的移动、停泊、转向；所述储能单元3包括电池和转换模块，用于将供电系统产生的电能进行转换和存储；所述控制单元4用于控制所述供电系统的各单元进行工作；
所述副箱20内部设置有浮动单元、光伏产能单元1以及波浪产能单元2；其中所述浮动单元用于保持由副箱与主箱组成的整体供电系统浮于水表面；所述光伏产能单元包括多个光伏硅板，用于将来自太阳的辐射能转换为电能；所述波浪产能单元包括多个沉降箱和与沉降箱通过钢索连接的电转换器，通过副箱在水面上随波浪浮动，所述沉降箱在被牵扯的过程中产生对电转换器的作用力，从而将机械能转换为电能；
并且，所述浮动单元还包括设置有可扩充容量的储存罐；所述储存罐用于为所述供电系统作为额外的储能装置；所述储存罐的第一入口连接于充气模块，通过充气模块向所述储存罐内充入常压或压缩空气；通过将所述储存罐置于水面之下，并令水通过第二入口进入储存罐的过程中，驱动涡轮机以产生额外的电能；
如附图1所示，展示所述供电系统的架构示意图；
优选地，供电系统包括运行有储电策略模型；所述这储电策略模型包括用于预测在从当前开始时刻t0的之后的时间T的期间，供电系统的预期供电量Q以及用电端的预期用电量U，以确定是否需要启用所述储存罐进行额外的储能；其中预期供电量Q为光伏产能单元的产电量qs以及波浪产能单元的产电量qw的总和；
其中，
，
为一个基于时间的积分区域为t0至t0+T的积分函数，f(ps)为所述光伏产能单元的瞬时供电功率，其通过将天气向量ps输入预测模型f()计算所得；qw的数值可以通过统计水域年的历史统计数据所得；
优选地，所述天气向量ps为多维的特征向量，其中的特征维度包括日照强度、气温、雨雾、空气通透度的一项或以上；天气向量ps各维度的数值通过所述控制单元从外部数据源获得从当前开始时刻t0的之后的总时间t的预测数值，并输入预测模型f()；
优选地，所述预测模型f()为基于深度神经网络建立的预测模型；
优选地，所述控制单元包括根据所述储电策略模型，控制所述充气模块对所述储存罐进行充气，并确定所述储气罐的总储气体积；
优选地，所述主箱与一个或以上所述副箱通过金属结构的桁架进行连接；并且桁架与主箱以及桁架与副箱的连接结构包括设置有活动形式的铰链，使得桁架与主箱以及副箱之间具有一定的相对移动范围；
优选地，所述光伏产能电元在所述副箱上设置有多块光伏硅板；多块光伏硅板被铺设于副箱的上表面以及四个侧面；
其中，设置于副箱上表面的光伏硅板的底面设有转动装置，使得这部分光伏硅板根据太阳光照角相应转动以获得较高的太阳光照接收效率，并且设定上表面的光伏硅板与水平面的夹角为r；
并且，设置于副箱四个侧面的光伏硅板则通过展开装置进行展开操作，所述展示装置通过对光伏硅板进行翻转并使光伏硅板朝上展开，以增加吸收太阳能的表面积；并且所述展开装置包括进一步控制四个侧面的光伏硅板平行于位于副箱上表面的光伏硅板，使得四个侧面的光伏硅板保持与水平面的夹角为r；
优选地，所述波浪产能单元包括：沉降箱、钢索以及电转换器；所述钢索用于将所述沉降箱与所述副箱进行钢性连接；所述沉降箱被放置于水下；所述钢索在所述副箱和所述沉降箱的相对浮动牵引下驱动所述电转换器工作，并通过所述电转换器将浮动时的机械能转化为电能；
优选地，所述浮动单元设置于所述副箱的四个侧面相对于光伏硅板的第二面；所述浮动单元包括钢结构的骨架以及浮动材料；所述浮动材料被固定于所述骨架内部，所述骨架固定于副箱的四个侧面的第二面；
并且，所述浮动材料由以下任意一种材料或一种以上材料的组合而制成：聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂、具备密闭孔隙的发泡混凝土，或者是由玻璃钢粉末与高分子树脂混合并导入空气所形成的轻质玻璃钢材料；
进一步的，包括提出一种可移动离网发电储能供电方法；所述供电方法应用于上述一种可移动离网发电储能供电系统；所述供电方法包括以下步骤：
S100：评估目标水面区域的波浪环境，包括预测波浪类型、波高以及当前主箱和副箱的组合整体的浮动状态；并且评估该区域的日照轨迹，计算所述光伏产能单元的光伏硅板在日照阶段的入射度角；
S200：根据预测的波浪环境，配置适当行程和阻尼的电转换器，配备适当浮力特性的沉箱，以及适当浮力体积和特性的副箱，以及适当长度的钢索；
S300：将所述供电系统移动到指定水域表面；将所述波浪产能单元通过所述钢索连接到所述副箱，并将副箱下沉到水面下指定深度；
S400：将所述主箱和副箱的组合体进行水面锚定，使得能在位置固定并且能够摆动；
S500：启动所述光伏产能单元的光伏硅板进行展开，启动所述波浪产能单元的电转换器进行能量转换；
S600：在每日指定的一个或多个时刻，通过对天气和用电量进行预测，确定是否需要启用所述储能罐进行额外储能；
在一种优选的实施方式中，如附图2和附图3所示，为所述供电系统的俯视图和水平视图；所述供电系统包括一个主箱10以及设置于所述主箱10的长度方向两侧的两个副箱20；所述主箱以及所述副箱可以由集装箱进行改建，并且由其他钢骨架结构的箱体进行搭建获得；
同时，主箱10与副箱20之间由桁架结构进行连接，并且多个桁架22与主箱10以及副箱20之间的连接为活动连接的关节结构或者铰链结构，以使得主箱10、副箱20以及桁架22可以在绕连接点进行相对转动的能力，而并且钢性的连接，以适应水面上的浮动环境；
其中，主箱10配置的移动单元包括采用电驱动螺旋浆或者电驱动喷汽式等，在此不作限定；
附图3所示，一个或多个沉降箱50通过钢索52连接到设置于所述副箱20中的电转换器54；沉降箱50为自由式下降，并且可以仅通过钢索52进行连接；具体的沉降箱工作原理将在以下说明；
进一步的，如附图4所示，示例性地说明所述副箱20的一种实施方式；
其中副箱20包括上表面311，两侧较大的第一侧面312，以及两侧较小的第二侧面313；以上五个面均铺设有光伏硅板，用于将太阳辐射转化为电能；
进一步的，箱体内部34的空间以及上表面311、第一侧面312、第二侧面313的背部可以设置置所述浮动单元，以使得整个副箱20能在水面上浮起；
多个加强侧板35设置于上表面311、第一侧面312、第二侧面313的下方，用于使以上各表面能够保持相对固定；
进一步的，在第一侧面312以及第二侧面313的背面设置有所述展开装置；展开装置包括采用液压杆、气动杆、机械连杆机构、齿轮组等方式，使第一侧面312以及第二侧面313从竖直状态展开为水平或近似水平的状态，以使得铺设于其表面的光伏硅板可以朝向天空；
进一步的，通过调节所述展开装置，保持每一个第一侧面312、第二侧面313以及可以进一步包括上表面311均与水平面具有夹角r并且全部互相平行；以获得良好的光照角度，提高光伏硅板的转化率；
如附图5示例性地说明了一种所述波浪产能单元的实施方式；沉降箱50被配置为通过钢索52连接到一个具有发电机机构和/或飞轮机构的电变换器54；沉降箱50目的在于高效地捕获影响副箱20产生上下浮动的波浪（例如毛细波或重力表面波和涌浪）所产生的浮力机械能量，放大能量并将能量分配到适当的能量转换装置中,以便将能量转换为电能并进行存储能量；并且沉降箱50可被配置为能够从各种不同波高的波浪中捕获能量，包括毛细波（主要为横向的摇摆运动）、断浪和重力表面波、涌浪等；
进一步的，如附图5或附图6中所示实施方式中，沉降箱50内部包括设置有浮力调整装置60和止回阀58，并且沉降箱50顶部包括多个顶部开口62；沉降箱50所连接的钢索52，绕过拉力回收机构56，连接到电变换器54，以上各部分组成一套滑轮机构；其中钢索52由具有高抗拉强度材料制成，例如不锈钢丝或聚丙烯绳；“缆”一词不会被解释为限制性的,并且所指代的钢索52的功能可以是具有适当抗拉强度的钢丝或绳；重要的是,钢索52基本不具弹性，以便捕获作用于沉降箱50和副箱20的所有波浪能量；拉力回收机构56优选地由带弹簧负载的拉力器构成，目的作用使拉力回收机构56具有相对于来自钢索52的作用力产生相对应的回复力，但在此并不对拉力回收机构56作出任何其他形式的限制；
进一步的，连接到每个副箱20的沉降箱50的数量可以为多个的，并且根据副箱20的具体尺寸，可以采用足够多的沉降箱50以采集足够多的来自波浪的能量；
在使用中,沉降箱50位于水体表面以下的潜水深度，用浮力调整装置60调节沉降箱50在水下的相对净重，使沉降箱50的水下相对净重最小且钢索52的拉力略大沉降箱50的水下相对净重，但由于钢索52的刚性而使沉降箱50可以在水下相对保持于一个水下深度；沉降箱50的水下深度由水体的特性例如密度以及水流的多个参数决定，通过上述方法,沉降箱50在水体中保持近乎静止的垂直位置，不受波浪影响；
在平衡/惯性状态下，拉力回收机构56以相等的力拉动沉降箱50，以悬挂沉降箱50，补偿它的重量和最小距离处的钢索52，准备好在其止回阀58关闭的状态下,利用惯性和重力接收水压；
随着波浪影响副箱20，副箱20将产生上下浮动、左右摆动、滚转、摇晃等状态变化；当副箱20上下摇摆和滚转时，沉降箱50内部的水体会压紧沉降箱50底部的止回阀58，从而也拉紧钢索52；
随着副箱20上升到波浪的波峰，副箱20的随浮动的运动提升所述沉降箱50，使钢索52产生拉力，通过利用沉降箱50的形状以及打开顶部开口62以及关闭止回阀58来增加沉降箱50所受的合力；进一步的，可以从拉力回收机构56释放钢索52，使其牵引电转换器54内施加旋转或循环运动从而产生能量，捕获并转换为可利用的电能；沉降箱50和副箱20捕获的能量可通过任何常规的电力分配方法分配或传输，或者它可以替代地以电池或用于电解的形式存储；本实施例非限制性地指定转换器54的形式，任何需要旋转、振动或运动以产生电力的发电装置都可与沉降箱50结合使用；
越过波峰后，由于其质量和作用于其质量的重力，副箱20开始向下运动，停止对沉降箱50的拉力；在此阶段，沉降箱50上的重力大于拉力回收机构56的垂直拉力，并且钢索52长度补偿回其原始最小距离，受拉力回收机构56的增加力限制，同时止回阀58处于半开启状态，沉降箱50内部的净重增加并自由下落返回其初始位置，直到下一个周期将其关闭,从现增加的相对净重；
上述周期以周期性方式重复，使得所述波浪产能单元能够反复产生电能；并且由于波浪的浮动区别于光伏发电，可以在一整日中持续进行，虽然其转换效率较光伏产能稍低，能其持续性强，能够使所述供电系统保持一个持续的充电状态；
进一步的，所述储存罐80优选地设置于所述副箱20的底部，并且所述储存罐80的在充满后的最大投影面积可以照过一个或以上所述副箱20的底面积；所述储存罐80可以由具有高弹性的材料制造，并适用于工作水体的冲击并具有长期抗腐蚀特性，例如硅橡胶和玻璃钢；
进一步的，所述储存罐80具有的第一入口通过一管道通入储存罐80的内部空间；在第一入口的管道内部设置有涡轮机84；当水体由于水压力从第一入口88进入储存罐80内部时，将驱动涡轮机84进行工作；在一些实施方式中，涡轮机84通过第二钢索86连接所述电转换器54，并且通过涡轮机84的转动，进一步驱动电转换器54产生电能；
进一步的，设置所述充气模块（附图中未示出，但应理解充气模块可以设置于储存罐80的内部或者外部）对所述储存罐80进行充气操作；所述充气模块可以电过电连接到所述储能模块以及相关电路，以从中获得工作用的电能；
根据本发明的一个主要设置，所述充气模块主要在储能模块基本达到饱和状态，并且所述光伏产能单元以及波浪产能单元还能够持续工作的状态下，并且预测从当前时刻到后续时间T的期间，预期用电量U将消耗较大的电能下，需要由所述储存罐80提供一定的储能作为补充，即通过以下计算，确定所述储存罐80是否需要进行充气工作，目标是确保在光伏产能单元不能产电的情况下，供电系统的总电力产出（储能单元的储能水平Es加上波浪产能单元在时间 t内的预计电力产出qw能满足预期用电量U；所以，约束条件可以表示为：
；
上式中，qr为所述储存罐80在充气储能后，预期可产生的电能量，k为保险系数，用于保证预期用电量U在一定的上浮后，上式仍能满足；
并且如前述，，为一个基于时间的积分区域为t0至t0+T的积分函数，f(ps)为所述光伏产能单元的瞬时供电功率，其通过将天气向量ps输入预测模型f()计算所得；qw的数值可以通过统计水域年的历史统计数据所得；
对于光伏产电具有的时间阶段性，例如必须保证日照充足并且保持足够适合的照射角度，本供电系统提供了额外的供电手段进行保障性方案；同时由于储能单元当前的购置成本和维护成本相对亦较高，同时其体积和重量亦明显影响本供电系统的可移动性和运营成本，因此，采用相对灵活扩充和收纳的储存罐80，可以使得供电系统在特定的高用电需求的阶段，能够提供额外的电能供应。
实施例二：本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进：
在示例性的一种或更多的实施方式中，预测模型f()采用的深度神经网络的类型可以包括循环神经网络（RNNs）、长短期记忆网络（LSTM）、门控循环单元（GRUs）或者其他类型的神经网络；
并且，预测模型f()优选地包括1至3层的隐藏层，每个隐藏层包括m个隐藏神经元；其中隐藏层的层数需要基于用电设备的总数量以及设定的用电特征的特征维度的数量决定；优选地，隐藏层的层数可以为2层；
并且，隐藏层神经元的个数通常取决于输入数据的维度和输出类别的数量；一般来说，如果隐藏层神经元的个数太少，可能无法捕获到数据的所有特征；如果神经元的个数太多，可能导致过拟合和更长的训练时间；优选地，可以在隐藏层神经元的个数和训练时间/过拟合之间找到一个平衡；可以在模型训练开始时设置一个较小的值，然后逐步增加神经元的个数，直到模型的性能不再显著提高；
进一步的，预测模型f()优选地包括一个sigmoid激活函数的输出层，以输出多个时刻下光伏产能单元的瞬时供电功率。
实施例三：本实施例应当理解为至少包含前述任意一个实施例的全部特征，并在其基础上进一步改进
图7描绘了其中可以实现本文描述的所述控制单元4的计算机系统700的示意图；
其中，计算机系统700包括总线702或用于传送信息的其他通信机制、与总线702耦合用于处理信息的一个或多个处理器704；处理器704可以是例如一个或多个通用微处理器；
计算机系统700还包括主存储器706，例如随机存取存储器（RAM）、高速缓存和/或其他动态存储设备，其耦合到总线702用于存储要由处理器704执行的信息和指令；主存储器706还可以用于在由处理器704执行的指令的执行期间存储临时变量或其他中间信息；这些指令当存储在处理器704可访问的存储介质中时，将计算机系统700呈现为被定制为执行指令中指定操作的专用机器；
计算机系统700还可以包括耦合到总线702的只读存储器（ROM）708或其他静态存储设备，用于存储处理器704的静态信息和指令；当中例如磁盘、光盘或USB驱动器（闪存驱动器）等的存储设备710将耦合到总线702以用于存储信息和指令；
并且进一步的，耦合到总线702还可以包括用于显示各种信息、数据、媒体等的显示器712、用于允许计算机系统700的用户控制、操纵计算机系统700和/或与计算机系统700交互的输入装置714；
并且进一步的，计算机系统700还可以包括耦合到总线702的网络设备718，以使得计算机系统700具有通过网络进行数据传输的能力；
优选的一种与所述管理系统进行交互的方式可以是通过光标控制设备716，例如计算机鼠标或类似的控制/导航机制；
一般而言，本文所使用的词语“引擎”、“组件”、“系统”、“数据库”等可以指硬件或固件中体现的逻辑，或者指软件指令的集合，可能具有条目以及退出点，以诸如Java、C或C++的编程语言编写；软件组件可以被编译并链接成可执行程序，安装在动态链接库中，或者可以用解释型编程语言(例如BASIC、Perl或Python)来编写；应当理解，软件组件可以从其他组件或从它们自身调用，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用；
配置为在计算设备上执行的软件组件可以在计算机可读介质上提供，例如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质，或者作为数字下载（并且可以最初存储）采用压缩或可安装格式，需要在执行之前安装、解压缩或解密）；这样的软件代码可以部分或全部存储在执行计算设备的存储器设备上，以供计算设备执行；软件指令可以嵌入固件中，例如EPROM。还应当理解，硬件组件可以由连接的逻辑单元（例如门和触发器）组成，和/或可以由可编程单元（例如可编程门阵列或处理器）组成；
计算机系统700包括可以使用定制的硬连线逻辑、一个或多个ASIC或FPGA、固件和/或程序逻辑来实现本文描述的技术，所述程序逻辑与计算机系统相结合使得计算机系统700成为专用的计算设备；
根据一个或多个实施例，本文的技术由计算机系统700响应于处理器704执行主存储器706中包含的一个或多个指令的一个或多个序列而执行；这样的指令可以从诸如存储设备710之类的另一存储介质读入主存储器706；主存储器706中包含的指令序列的执行使得处理器704执行本文描述的处理步骤；在替代实施例中，可以使用硬连线电路来代替软件指令或与软件指令组合；
如本文所使用的术语“非暂时性介质”和类似术语指的是存储使机器以特定方式操作的数据和/或指令的任何介质；这样的非暂时性介质可以包括非易失性介质和/或易失性介质；非易失性介质包括例如光盘或磁盘，例如存储设备710；易失性介质包括动态存储器，例如主存储器706；
其中，非暂时性介质的常见形式包括例如软盘、软盘、硬盘、固态驱动器、磁带或任何其他磁性数据存储介质、CD-ROM、任何其他光学数据存储介质、任何具有孔图案的物理介质、RAM、PROM 和 EPROM、FLASH-EPROM、NVRAM、任何其他存储芯片或盒以及其网络版本；
非瞬态介质不同于传输介质，但可以与传输介质结合使用；传输介质参与非瞬态介质之间的信息传输；例如，传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括构成总线702的电线；传输介质还可以采用声波或光波的形式，例如无线电波和红外数据通信期间产生的那些。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法，系统和设备是示例。各种配置可以适当地省略，替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法，和/或可以添加，省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置例如，已经示出了众所周知的电路，过程，算法，结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种可移动离网发电储能供电系统，其特征在于，所述供电系统包括主箱以及与主箱活动连结的一个以上副箱；所述主箱以及副箱为长方体钢结构箱体；所述主箱以及副箱均被配置于江河或者海洋水面上进行工作；
其中，所述主箱内部包括配置有移动单元、储能单元和控制单元；所述移动单元用于实施主箱以及副箱的移动、停泊、转向；所述储能单元包括电池和转换模块，用于将供电系统产生的电能进行转换和存储；所述控制单元用于控制所述供电系统的各单元进行工作；
所述副箱内部设置有浮动单元、光伏产能单元以及波浪产能单元；其中所述浮动单元用于保持由副箱与主箱组成的整体供电系统浮于水表面；所述光伏产能单元包括多个光伏硅板，用于将来自太阳的辐射能转换为电能；所述波浪产能单元包括多个沉降箱和与沉降箱通过钢索连接的电转换器，通过副箱在水面上随波浪浮动，所述沉降箱在被牵扯的过程中产生对电转换器的作用力，从而将机械能转换为电能；
并且，所述浮动单元还包括设置有可扩充容量的储存罐；所述储存罐用于为所述供电系统作为额外的储能装置；所述储存罐的第一入口连接于充气模块，通过充气模块向所述储存罐内充入常压或压缩空气；通过将所述储存罐置于水面之下，并令水通过第二入口进入储存罐的过程中，驱动涡轮机以产生额外的电能。
2.如权利要求1所述管理系统，其特征在于，供电系统包括运行有储电策略模型；所述这储电策略模型包括用于预测在从当前开始时刻t0的之后的时间T的期间，供电系统的预期供电量Q以及用电端的预期用电量U，以确定是否需要启用所述储存罐进行额外的储能；其中预期供电量Q为光伏产能单元的产电量qs以及波浪产能单元的产电量qw的总和；
其中，，为一个基于时间的积分区域为t0至t0+T的积分函数，f(ps)为所述光伏产能单元的瞬时供电功率，其通过将天气向量ps输入预测模型f()计算所得；
qw的数值可以通过统计水域年的历史统计数据所得。
3.如权利要求2所述管理系统，其特征在于，所述天气向量ps为多维的特征向量，其中的特征维度包括日照强度、气温、雨雾、空气通透度的一项或以上；天气向量ps各维度的数值通过所述控制单元从外部数据源获得从当前开始时刻t0的之后的总时间t的预测数值，并输入预测模型f()。
4.如权利要求3所述管理系统，其特征在于，所述预测模型f()为基于深度神经网络建立的预测模型。
5.如权利要求4所述管理系统，其特征在于，所述控制单元包括根据所述储电策略模型，控制所述充气模块对所述储存罐进行充气，并确定所述储气罐的总储气体积。
6.如权利要求5所述管理系统，其特征在于，所述主箱与一个或以上所述副箱通过金属结构的桁架进行连接；并且桁架与主箱以及桁架与副箱的连接结构包括设置有活动形式的铰链，使得桁架与主箱以及副箱之间具有一定的相对移动范围。
7.如权利要求6所述管理系统，其特征在于，所述光伏产能电元在所述副箱上设置有多块光伏硅板；多块光伏硅板被铺设于副箱的上表面以及四个侧面；
其中，设置于副箱上表面的光伏硅板的底面设有转动装置，使得这部分光伏硅板根据太阳光照角相应转动以获得较高的太阳光照接收效率，并且设定上表面的光伏硅板与水平面的夹角为r；
并且，设置于副箱四个侧面的光伏硅板则通过展开装置进行展开操作，所述展示装置通过对光伏硅板进行翻转并使光伏硅板朝上展开，以增加吸收太阳能的表面积；并且所述展开装置包括进一步控制四个侧面的光伏硅板平行于位于副箱上表面的光伏硅板，使得四个侧面的光伏硅板保持与水平面的夹角为r。
8.如权利要求7所述管理系统，其特征在于，所述波浪产能单元包括：沉降箱、钢索以及电转换器；所述钢索用于将所述沉降箱与所述副箱进行钢性连接；所述沉降箱被放置于水下；所述钢索在所述副箱和所述沉降箱的相对浮动牵引下驱动所述电转换器工作，并通过所述电转换器将浮动时的机械能转化为电能。
9.如权利要求8所述管理系统，其特征在于，所述浮动单元设置于所述副箱的四个侧面相对于光伏硅板的第二面；所述浮动单元包括钢结构的骨架以及浮动材料；所述浮动材料被固定于所述骨架内部，所述骨架固定于副箱的四个侧面的第二面；
并且，所述浮动材料由以下任意一种材料或一种以上材料的组合而制成：聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂、具备密闭孔隙的发泡混凝土，或者是由玻璃钢粉末与高分子树脂混合并导入空气所形成的轻质玻璃钢材料。
10.一种可移动离网发电储能供电方法，其特征在于，所述供电方法应用于如权利要求1至9所述一种可移动离网发电储能供电系统；所述供电方法包括以下步骤：
S100：评估目标水面区域的波浪环境，包括预测波浪类型、波高以及当前主箱和副箱的组合整体的浮动状态；并且评估该区域的日照轨迹，计算所述光伏产能单元的光伏硅板在日照阶段的入射度角；
S200：根据预测的波浪环境，配置适当行程和阻尼的电转换器，配备适当浮力特性的沉箱，以及适当浮力体积和特性的副箱，以及适当长度的钢索；
S300：将所述供电系统移动到指定水域表面；将所述波浪产能单元通过所述钢索连接到所述副箱，并将副箱下沉到水面下指定深度；
S400：将所述主箱和副箱的组合体进行水面锚定，使得能在位置固定并且能够摆动；
S500：启动所述光伏产能单元的光伏硅板进行展开，启动所述波浪产能单元的电转换器进行能量转换；
S600：在每日指定的一个或多个时刻，通过对天气和用电量进行预测，确定是否需要启用所述储能罐进行额外储能。
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