CN117811465A - 漂浮式光伏压缩空气储能系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种漂浮式光伏压缩空气储能系统，漂浮式光伏压缩空气储能系统包括漂浮平台、光伏组件和压缩空气储能装置，光伏组件安装于漂浮平台，压缩空气储能装置包括压缩机和柔性气袋，压缩机安装于漂浮平台并与光伏组件的电能输出端电连接，柔性气袋间隔设置于漂浮平台的下方以便于固定于海面以下设定深度，柔性气袋通过管道与压缩机相连。本发明提供的漂浮式光伏压缩空气储能系统具有储能安全性高、储能成本低的优点。

Description

漂浮式光伏压缩空气储能系统

技术领域

本发明涉及海上光伏技术领域，具体涉及一种漂浮式光伏压缩空气储能系统。

背景技术

海上光伏发电是一种新的能源利用方式和资源开发模式，是将“光伏发电站”从陆地搬到了海上，在海洋上利用光伏技术建立起发电站，具有发电量高、土地占用少、易与其它产业相结合等特点。相关技术中，光伏组件发电产生的电能一部分利用蓄电池储存，一部分通过制氢装置制氢后利用高压储氢罐储存。然而在海洋环境中，利用蓄电池储能的方式存在储能安全性低的缺陷。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种漂浮式光伏压缩空气储能系统，该漂浮式光伏压缩空气储能系统具有储能安全性高、储能成本低的优点。

根据本发明实施例的漂浮式光伏压缩空气储能系统包括漂浮平台、光伏组件和压缩空气储能装置，所述光伏组件安装于所述漂浮平台；所述压缩空气储能装置包括压缩机和柔性气袋，所述压缩机安装于所述漂浮平台并与所述光伏组件的电能输出端电连接，所述柔性气袋间隔设置于所述漂浮平台的下方以便于固定于海面以下设定深度，所述柔性气袋通过管道与所述压缩机相连。

根据本发明实施例的漂浮式光伏压缩空气储能系统，光伏组件发电产生的电能会驱动压缩机工作，以将空气输入柔性气袋内，由此实现能量的储存，能量的储存安全性高。此外，柔性气袋的体积能够随着冲入空气体积的增加而增大，结合柔性气袋位于海面以下设定高度，海水的压力使得柔性气袋内的空气保持高压状态，即自动实现对空气的压缩，柔性气袋的储能成本低。而且，柔性气袋设置于漂浮平台的下方，由此不会占用漂浮平台的空间，漂浮平台的体积不需要设置地更大，由此进一步提高了漂浮式光伏压缩空气储能系统的储能成本。

在一些实施例中，漂浮式光伏压缩空气储能系统还包括制氢系统，所述光伏组件的电能输出端与所述制氢系统电连接，所述压缩空气储能装置还包括透平和发电机，所述柔性气袋通过管道与所述透平传动相连，所述透平与所述发电机传动相连，所述发电机与所述制氢系统电连接。

在一些实施例中，所述制氢系统包括电解槽和氢气输送管道，所述光伏组件的电能输出端和所述发电机的每一者与所述电解槽电连接，所述氢气输送管道与所述电解槽相连。

在一些实施例中，所述制氢系统还包括海水淡化装置，所述光伏组件的电能输出端和所述发电机的每一者与所述海水淡化装置电连接。

在一些实施例中，所述光伏组件包括光伏板和逆变器，所述光伏板与所述逆变器电连接，所述逆变器与所述压缩机和所述制氢系统电连接。

在一些实施例中，漂浮式光伏压缩空气储能系统还包括锚固系统，所述锚固系统连接所述漂浮平台和海底。

在一些实施例中，所述锚固系统包括锚链、锚体和桩基中的至少一者。

在一些实施例中，所述漂浮平台包括多个浮筒，多个所述浮筒通过连接架拼接成型。

在一些实施例中，所述浮筒的外壳由非金属聚合物、钢筋混凝土和金属板中的任意一者制成，所述浮筒内部为空气或贴附于所述外壳内壁面的聚合物泡沫层。

在一些实施例中，漂浮式光伏压缩空气储能系统还包括自动巡检装置和自动清洗装置，所述自动巡检装置和所述自动清洗装置安装于所述漂浮平台上。

附图说明

图1是根据本发明实施例的漂浮式光伏压缩空气储能系统的示意图。

附图标记：

1、漂浮平台；2、光伏板；3、逆变器；4、压缩机；5、柔性气袋；6、电解槽；7、透平。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合图1描述根据本发明实施例的漂浮式光伏压缩空气储能系统。

根据本发明实施例的漂浮式光伏压缩空气储能系统包括漂浮平台1、光伏组件和压缩空气储能装置。光伏组件安装于漂浮平台1。压缩空气储能装置包括压缩机4和柔性气袋5，压缩机4安装于漂浮平台1并与光伏组件的电能输出端电连接，柔性气袋5间隔设置于漂浮平台1的下方以便于固定于海面以下设定深度，柔性气袋5通过管道与压缩机4相连。

根据本发明实施例的漂浮式光伏压缩空气储能系统，光伏组件发电产生的电能会驱动压缩机4工作，以将空气输入柔性气袋5内，由此实现能量的储存，能量的储存安全性高。此外，柔性气袋5的体积能够随着冲入空气体积的增加而增大，结合柔性气袋5位于海面以下设定高度，海水的压力使得柔性气袋5内的空气保持高压状态，即自动实现对空气的压缩，柔性气袋5的储能成本低。而且，柔性气袋5设置于漂浮平台1的下方，由此不会占用漂浮平台1的空间，漂浮平台1的体积不需要设置地更大，由此进一步提高了漂浮式光伏压缩空气储能系统的储能成本。

需要说明地，柔性气袋5可以通过支撑件与漂浮平台1相连，以将柔性气袋5固定在海面以下设定深度。或者，柔性气袋5也可以通过锚固件与海底相连，以将柔性气袋5固定在海面以下设定深度。

在一些实施例中，漂浮式光伏压缩空气储能系统还包括制氢系统，光伏组件的电能输出端与制氢系统电连接，压缩空气储能装置还包括透平7和发电机，柔性气袋5通过管道与透平7传动相连，透平7与发电机传动相连，发电机与制氢系统电连接。

即光伏组件发电产生的电能主要用于供应制氢系统，以满足制氢系统的电能消耗。但在制氢系统的功率一定的基础上，当光伏组件发电量较大时，其一部分为制氢系统供电，另一部分驱动压缩机4工作，以将多余的电能转化为高压空气。当光伏组件发电量较小而无法满足制氢系统的使用时，柔性气袋5内的压缩空气带动透平7工作，透平7带动发电机发电，由此保证制氢系统的连续工作，保证制氢系统的制氢和/或海水淡化要求。

在一些实施例中，如图1所示，制氢系统包括电解槽6和氢气输送管道，光伏组件的电能输出端和发电机的每一者与电解槽6电连接，氢气输送管道与电解槽6相连。

即通过电解槽6产生的氢气可以通过氢气输送管道直接输送至地面进行储存或使用，即不需要再在漂浮平台1上安装高压储氢罐对氢气进行储存，由此进一步提高了漂浮式光伏压缩空气储能系统的安全性。而且，通过在海上通过制氢系统就地生产氢气，有效消纳海上可再生能源电力，相比于通过电缆向地面输送电力，通过氢气输送管道输送氢气所需的传输成本更低。

在一些实施例中，制氢系统还包括海水淡化装置，光伏组件的电能输出端和发电机的每一者与海水淡化装置电连接。

由此，本实施例的漂浮式光伏压缩空气储能系统还能够通过海水淡化装置完成海水的淡化处理，功能性更强。

在一些实施例中，如图1所示，光伏组件包括光伏板2和逆变器3，光伏板2与逆变器3电连接，逆变器3与压缩机4和制氢系统电连接。

逆变器3将光伏板2产生的直流电转换为交流电，由此保证光伏组件直接驱动压缩机4和电解槽6工作。

具体地，光伏板2有多个，多个光伏板2成排成列布置，每个光伏板2的角度一致，且光伏板2的角度可以为0-90°。

在一些实施例中，漂浮式光伏压缩空气储能系统还包括锚固系统，锚固系统连接漂浮平台1和海底。

即漂浮平台1通过锚固系统固定在海洋的固定位置，有效防止其漂流或受风浪作用移动位置，进而保证漂浮式光伏压缩空气储能系统与地面上如储氢装置等关联设备的稳定衔接。

具体地，锚固系统包括锚链、锚体和桩基中的至少一者。

在一些实施例中，漂浮平台1包括多个浮筒，多个浮筒通过连接架拼接成型。

连接架可以为由非金属聚合物支撑的圆管，也可以为金属架，连接架将多个浮筒连接在一起，能够形成具有设定面积的支撑平面的漂浮平台1。且该漂浮平台1具有足够的浮力，以便于漂浮在海面并实现对各个组件的支撑。

在一些实施例中，浮筒的外壳由非金属聚合物、钢筋混凝土和金属板中的任意一者制成，浮筒内部为空气或贴附于外壳内壁面的聚合物泡沫层。

浮筒的外壳由非金属聚合物或金属板制成时，其外壳封闭性好，内部可以填充空气，以进一步提升浮筒的浮力，浮筒的外壳由钢筋混凝土制成时，浮筒内壁面设置聚合物泡沫层，进一步保证外壳密封的同时，也降低浮筒的总重量，提升浮筒的浮力。

在一些实施例中，漂浮式光伏压缩空气储能系统还包括自动巡检装置和自动清洗装置，自动巡检装置和自动清洗装置安装于漂浮平台1上。

自动巡检装置能自动巡视漂浮平台1上的各个组件，以观察各个组件的使用状态，便于在某些组件出现损坏时及时提醒和维修。同时，自动清洗装置能够对各组件进行定期清洗，以保证各组件的工作性能。如定期清洗光伏板2、电解槽6等。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，包括：

漂浮平台；

光伏组件，所述光伏组件安装于所述漂浮平台；和

压缩空气储能装置，所述压缩空气储能装置包括压缩机和柔性气袋，所述压缩机安装于所述漂浮平台并与所述光伏组件的电能输出端电连接，所述柔性气袋间隔设置于所述漂浮平台的下方以便于固定于海面以下设定深度，所述柔性气袋通过管道与所述压缩机相连。

2.根据权利要求1所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，还包括制氢系统，所述光伏组件的电能输出端与所述制氢系统电连接，所述压缩空气储能装置还包括透平和发电机，所述柔性气袋通过管道与所述透平传动相连，所述透平与所述发电机传动相连，所述发电机与所述制氢系统电连接。

3.根据权利要求2所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，所述制氢系统包括电解槽和氢气输送管道，所述光伏组件的电能输出端和所述发电机的每一者与所述电解槽电连接，所述氢气输送管道与所述电解槽相连。

4.根据权利要求2所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，所述制氢系统还包括海水淡化装置，所述光伏组件的电能输出端和所述发电机的每一者与所述海水淡化装置电连接。

5.根据权利要求2所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，所述光伏组件包括光伏板和逆变器，所述光伏板与所述逆变器电连接，所述逆变器与所述压缩机和所述制氢系统电连接。

6.根据权利要求1所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，还包括锚固系统，所述锚固系统连接所述漂浮平台和海底。

7.根据权利要求6所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，所述锚固系统包括锚链、锚体和桩基中的至少一者。

8.根据权利要求1所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，所述漂浮平台包括多个浮筒，多个所述浮筒通过连接架拼接成型。

9.根据权利要求8所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，所述浮筒的外壳由非金属聚合物、钢筋混凝土和金属板中的任意一者制成，所述浮筒内部为空气或贴附于所述外壳内壁面的聚合物泡沫层。

10.根据权利要求1所述的漂浮式光伏压缩空气储能系统，其特征在于，还包括自动巡检装置和自动清洗装置，所述自动巡检装置和所述自动清洗装置安装于所述漂浮平台上。