RU105725U1

RU105725U1 - A HYBRID SYSTEM BASED ON A FLOATING WAVE POWER PLANT AND A FLOATING SOLAR ISLAND

Info

Publication number: RU105725U1
Application number: RU2011102105/06U
Authority: RU
Inventors: Тимур Рахимович Зиганшин; Дмитрий Львович Буторин; Флюр Рашитович Исмагилов; Наталья Львовна Бабикова
Priority date: 2011-01-20
Filing date: 2011-01-20
Publication date: 2011-06-20

Abstract

Гибридная система для выработки электроэнергии, содержащая плавучий солнечный остров с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, систему труб с теплоносителем, связанную с турбиной, соединенной с генератором, отличающаяся тем, что содержит поплавковые волновые станции, связанные силовыми кабелями с блочными распределительными устройствами, которые посредством радиосвязи связаны с модулем автоматики системы управления, механизированные помосты с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, с возможностью вращения электродвигателями, блочные распределительные устройства в свою очередь связаны силовыми кабелями с закрытым распределительным устройством, а также соединены с комплексом аккумулирующих батарей, генератор имеет встроенный блок распределения мощности, который связан силовым кабелем с комплексом аккумулирующих батарей, а также соединен с помощью силового кабеля с закрытым распределительным устройством, комплекс аккумулирующих батарей соединен силовым кабелем с закрытым распределительным устройством и соответственно связан силовым кабелем с блоком распределения мощности, модуль автоматики системы управления, связанный посредством радиосвязи с комплексом аккумулирующих батарей, а также с блоком распределения мощности генератора и закрытым распределительным устройством, закрытое распределительное устройство содержит силовой кабель для передачи мощности потребителю. A hybrid system for generating electricity, containing a floating solar island with solar concentrators in the form of a system of mirrors, a pipe system with a coolant connected to a turbine connected to a generator, characterized in that it contains float wave stations connected by power cables to block distribution devices, which radio communications are connected with the automation module of the control system, mechanized platforms with solar concentrators in the form of a system of mirrors, with the possibility of rotation of electric by the motors, block switchgears, in turn, are connected by power cables to a closed switchgear, and also connected to a complex of storage batteries, the generator has a built-in power distribution unit, which is connected by a power cable to a set of storage batteries, and also connected by a power cable to a closed distribution device, a set of storage batteries is connected by a power cable to a closed switchgear and, accordingly, connected by a power cable Lemma with the power distribution unit, the control system automation module connected via radio with a set of the accumulating batteries, as well as the generator power distribution unit and a closed dispenser, the dispenser comprises a closed power cable for power transmission to the consumer.

Description

Данная полезная модель относится к производству электроэнергии, в частности к производству экологически чистой электроэнергии без отрицательного воздействия на окружающую среду путем совместного преобразования энергии морских волн и солнечной энергии для устойчивого питания потребителей в автономном режиме.This utility model relates to the production of electricity, in particular to the production of clean electricity without negative impact on the environment through the joint conversion of sea wave energy and solar energy for sustainable power supply to consumers offline.

Известны технические решения по созданию волновых электростанций, преобразующих энергию морских волн в электроэнергию. Наиболее близким к предлагаемым элементам, используемым в данной полезной модели техническим решением, является поплавковая волновая электростанция, содержащая вертикально расположенный герметичный цилиндрический корпус, размещенный в нем преобразователь энергии, выполненный в виде линейного электрогенератора, обмотки якоря которого расположены вдоль корпуса, а индуктор выполнен в виде инерционной массы с постоянными магнитами, установленными с возможностью вертикального возвратно-поступательного перемещения посредством упругих элементов. [Патент РФ №2037642, F03B 13/16, 19.06.1995].Known technical solutions for the creation of wave power plants that convert the energy of sea waves into electricity. Closest to the proposed elements used in this utility model, the technical solution is a float wave power plant containing a vertically sealed cylindrical body, an energy converter placed therein, made in the form of a linear electric generator, the armature windings of which are located along the body, and the inductor is made in the form inertial mass with permanent magnets mounted with the possibility of vertical reciprocating movement by means of elastic x elements. [RF patent No. 2037642, F03B 13/16, 06/19/1995].

Основным недостатком данной электростанции является ограничение функциональных возможностей, обусловленное зависимостью от силы волнения поверхности воды (суточные приливы и отливы, сила ветра над поверхностью воды).The main disadvantage of this power plant is the limitation of functionality, due to the dependence on the strength of the waves of the water surface (daily tides, low tides, wind force above the surface of the water).

Известен плавучий солнечный остров, состоящий из пустотелого тора, плавающего на воде, сверху которого натянута тонкая мембрана, несущая на себе систему солнечных концентраторов. Система солнечных концентраторов представляет собой группу параболических солнечных концентраторов, работающих по принципу "солнечные концентраторы - трубы с водой - пар - турбина - генератор". Под мембрану с помощью воздушных насосов подкачивается воздух для создания подъемной силы, достаточной для того, чтобы выдержать вес комплекса. Также предусмотрена система поворота концентраторов вслед за солнцем.A floating solar island is known, consisting of a hollow torus floating on water, on top of which a thin membrane is stretched, carrying a system of solar concentrators. The system of solar concentrators is a group of parabolic solar concentrators operating on the principle of "solar concentrators - pipes with water - steam - turbine - generator". Air is pumped under the membrane using air pumps to create a lift sufficient to support the weight of the complex. There is also a system for turning hubs after the sun.

Основным недостатком данной системы является ограничение функциональных возможностей, обусловленных зависимостью от уровня интенсивности солнечного излучения, что в свою очередь напрямую зависит от погодных условий (облачность, ясная погода), также от расположения солнца над уровнем горизонта и времени суток (день-ночь) [статья «Плавающий остров обратит в топливо солнечные лучи» , ].The main disadvantage of this system is the limited functionality due to the dependence on the level of intensity of solar radiation, which in turn directly depends on weather conditions (cloudiness, clear weather), as well as on the location of the sun above the horizon and time of day (day-night) [article “A floating island will turn the sun's rays into fuel,”].

Задачей данной полезной модели является расширение функциональных возможностей за счет совместного использования поплавковой волновой электростанции и плавучего солнечного острова для устойчивого питания потребителей в автономном режиме.The objective of this utility model is to expand the functionality through the joint use of a float wave power plant and a floating solar island for sustainable offline consumers.

Поставленная задача достигается тем, что гибридная система для выработки электроэнергии, содержащая плавучий солнечный остров с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, систему труб с теплоносителем, связанную с турбиной, соединенной с генератором, согласно полезной модели, содержит поплавковые волновые станции, связанные силовыми кабелями с блочными распределительными устройствами, которые посредством радиосвязи связаны с модулем автоматики системы управления, механизированные помосты с солнечными концентраторами в виде системы зеркал, с возможностью вращения электродвигателями, блочные распределительные устройства в свою очередь связаны силовыми кабелями с закрытым распределительным устройством, а также соединены с комплексом аккумулирующих батарей, генератор имеет встроенный блок распределения мощности, который связан силовым кабелем с комплексом аккумулирующих батарей, а также соединен с помощью силового кабеля с закрытым распределительным устройством, комплекс аккумулирующих батарей соединен силовым кабелем с закрытым распределительным устройством и соответственно связан силовым кабелем с блоком распределения мощности, модуль автоматики системы управления связанный посредством радиосвязи с комплексом аккумулирующих батарей, а также с блоком распределения мощности генератора и закрытым распределительным устройством, закрытое распределительное устройство содержит силовой кабель для передачи мощности потребителю.The problem is achieved in that a hybrid system for generating electricity, containing a floating solar island with solar concentrators in the form of a system of mirrors, a pipe system with a coolant connected to a turbine connected to a generator, according to a utility model, contains float wave stations connected by power cables with block distribution devices, which are connected by radio communication with the automation module of the control system, mechanized platforms with solar concentrators in the form mirror systems, with the possibility of rotation by electric motors, block switchgears are in turn connected by power cables to a closed switchgear, and also connected to a complex of storage batteries, the generator has a built-in power distribution unit, which is connected by a power cable to a set of storage batteries, and also connected to using a power cable with a closed switchgear, the battery complex is connected by a power cable to a closed switchgear The device and, accordingly, is connected by a power cable to the power distribution unit, the automation module of the control system is connected via radio communication with the accumulator battery complex, as well as to the generator power distribution unit and the closed switchgear, the closed switchgear contains a power cable for transmitting power to the consumer.

Сущность полезной модели поясняется чертежом. На фиг. изображена схема гибридной системы на основе поплавковой волновой электростанции и плавучего солнечного острова.The essence of the utility model is illustrated in the drawing. In FIG. The scheme of a hybrid system based on a float wave power station and a floating solar island is shown.

Устройство содержит следующие элементы: поплавковые волновые электростанции (ПВЭ) (ПВЭ может быть несколько) 1, плавучий солнечный остров 2, содержащий надводную и подводную часть, механизированные помосты (помостов может быть несколько) с солнечными концентраторами в виде системы зеркал 3, установленными на надводной части с возможностью вращения электродвигателями. На надводной части платформы установлен модуль автоматики системы управления (АСУ) (модуль может быть выполнен на основе элементов Rockwell Automation, ABB) 4, установлена система трубопроводов с теплоносителем 5. В подводной части платформы установлены блочные распределительные устройства (БРУ) (БРУ может быть несколько в зависимости от количества ПВЭ) 6, а также расположены и связанные между собой комплекс аккумулирующих батарей (КАКБ) 7, генератор 8, турбина 9. Установка слежения за солнцем 10 установлена на поверхности платформы. Силовой кабель 11, для передачи мощности от поплавковых волновых электростанций (ПВЭ) в блочное распределительное устройство (БРУ), силовой кабель 12 для передачи мощности от блочного распределительного устройства (БРУ) к комплексу аккумулирующих батарей (КАКБ), силовой кабель 13 для передачи мощности от блочного распределительного устройства (БРУ) к закрытому распределительному устройству (ЗРУ), кабель 14 к потребителю, силовой кабель 15 для передачи мощности от генератора к закрытому распределительному устройству (ЗРУ), силовой кабель 16 для передачи мощности от генератора к комплексу аккумулирующих батарей (КАКБ), расположенный в подводной части платформы, закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17, расположенное в подводной части платформы, блок распределения мощности (БРМ) 18, встроенный в генератор 8, силовой кабель 19 для передачи мощности от комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) в закрытое распределительное устройство (ЗРУ).The device contains the following elements: float wave power plants (PVE) (there may be several PVEs) 1, a floating solar island 2 containing a surface and underwater part, mechanized platforms (there may be several platforms) with solar concentrators in the form of a system of mirrors 3 mounted on a surface parts with the possibility of rotation by electric motors. On the above-water part of the platform, a control system automation module (ACS) is installed (the module can be made on the basis of Rockwell Automation, ABB elements) 4, a piping system with a coolant is installed 5. In the underwater part of the platform, block distribution devices (BRU) are installed (BRU can have several depending on the number of PVEs) 6, as well as a set of accumulative batteries (KAKB) 7, a generator 8, a turbine 9, and a sun tracking unit 10 are installed on the surface of the platform. Power cable 11, for transmitting power from float wave power plants (PVE) to a block switchgear (BRU), power cable 12 for transmitting power from a block switchgear (BRU) to a set of storage batteries (KAKB), power cable 13 for transmitting power from block switchgear (BRU) to a closed switchgear (switchgear), cable 14 to the consumer, power cable 15 for transmitting power from the generator to a closed switchgear (switchgear), power cable 16 for power transmission from the generator to the accumulator battery complex (KAKB) located in the underwater part of the platform, closed switchgear (ZRU) 17 located in the underwater part of the platform, power distribution unit (BRM) 18, built into the generator 8, power cable 19 for transmission power from a complex of storage batteries (KAKB) to a closed switchgear (switchgear).

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Пример 1. При волнении воды и отсутствии солнца. Режим «ночь». С установки слежения за солнцем 10 подается радиосигнал «отсутствие солнца» в модуль автоматики системы управления 4, далее в модуле (АСУ) формируется команда «полная мощность», которая передается сигналом в автоматику блочного распределительного устройства 6, в котором посредством переключений блокируется передача мощности в комплекс аккумулирующих батарей 7. Под действием морской волны волновая поплавковая электростанция выводится из состояния покоя. Поплавок поплавковой волновой электростанции 1 вместе со всем содержимым начинает совершать колебательные движения, находясь под действием силы притяжения Земли и Архимедовой силы. Индуктор входит в резонанс и совершает поступательные движения, в результате которых вырабатывается мощность. В результате переключений вся вырабатываемая мощность идет в закрытое распределительное устройство 17 и далее к потребителю по кабелю 14. В случае недостатка мощности, вырабатываемой поплавковыми волновыми станциями, в модуле автоматики системы управления (АСУ) сформируется сигнал «включение аккумулирующих батарей» и посредством радиосвязи в комплексе аккумулирующих батарей произойдут переключения, посредством которых мощность с комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) 7 по кабелю 19 будет поступать в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю.Example 1. With the excitement of water and the absence of the sun. The "night" mode. From the setting for tracking the sun 10, the radio signal “no sun” is sent to the automation module of the control system 4, then the “full power” command is generated in the module (ACS), which is transmitted by the signal to the automation of the block switchgear 6, in which the power transmission to a set of storage batteries 7. Under the influence of a sea wave, a wave float power station is brought out of a state of rest. The float of the float wave power station 1, together with all its contents, begins to oscillate, being under the influence of the Earth's gravity and the Archimedean force. The inductor enters into resonance and performs translational movements, as a result of which power is generated. As a result of the switching, all the generated power goes to the closed switchgear 17 and then to the consumer via cable 14. In the case of a lack of power generated by the float wave stations, a signal “turning on accumulator batteries” is generated in the automation module of the control system (ACS) and through the radio communication in the complex storage batteries will switch, through which the power from the complex storage batteries (KAKB) 7 via cable 19 will be supplied to a closed switchgear GUT (LRU) 17, and further through the cable 14 to the consumer.

Пример 2. При ясной погоде и отсутствии ветра (волнения моря). Режим «день». С установки слежения за солнцем 10 подается радиосигнал «солнечная активность» и координаты расположения солнца в модуль автоматики системы управления (АСУ) 4, далее в модуле происходят вычислительные операции, где высчитывается на какой угол нужно развернуть концентраторы, автоматика отправляет сигнал на механизмы разворота помостов, на которых расположены системы зеркал 3. Под воздействием концентрированного солнечного тепла происходит процесс кипения жидкости в трубах концентраторов, впоследствии образуется пар, при достижении избыточного давления пар движется по системе трубопроводов с теплоносителем 5 в турбину 8, которая вращает генератор 9. Вырабатываемая мощность направляется в блок распределения мощности (БРМ) 18, который в зависимости от нагрузки (потребителей) распределяет мощность между закрытым распределительным устройством (ЗРУ) 17 и комплексом аккумулирующих батарей (КАКБ) 7. В случае недостатка мощности, вырабатываемой солнечными концентраторами в виде зеркал 3, в модуле автоматики системы управления (АСУ) сформируется сигнал «включение аккумулирующих батарей» и по радиосвязи отправится в комплекс аккумулирующих батарей, произойдут переключения, посредством которых мощность с комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) 7 по кабелю 19 будет поступать в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю.Example 2. In clear weather and the absence of wind (sea swell). Day mode. From the setting for tracking the sun 10, the radio signal “solar activity” and the coordinates of the location of the sun are supplied to the automation module of the control system (ACS) 4, then the module performs computational operations, where it is calculated at what angle the hubs need to be deployed, the automation sends a signal to the platform swing mechanisms, on which the mirror systems are located 3. Under the influence of concentrated solar heat, the process of boiling of the liquid in the pipes of the concentrators takes place, subsequently steam forms when the hut Pressure steam moves through the piping system with a coolant 5 to the turbine 8, which rotates the generator 9. The generated power is sent to the power distribution unit (BRM) 18, which depending on the load (consumers) distributes power between the closed switchgear (switchgear) 17 and a set of storage batteries (KAKB) 7. In case of insufficient power generated by solar concentrators in the form of mirrors 3, a signal “inclusion of storage batteries” will be generated in the automation module of the control system (ACS) battery ”and will go by radio to the accumulator battery complex, switching will take place, through which the power from the accumulator battery complex (KAKB) 7 via cable 19 will go to the closed switchgear (switchgear) 17 and then through cable 14 to the consumer.

Пример 3. При ясной погоде и волнении моря. Режим «наименьшей нагрузки». С установки слежения за солнцем 10 подается радиосигнал «солнечная активность» и координаты расположения солнца в модуль автоматики системы управления (АСУ) 4, далее в модуле (АСУ) происходят вычислительные операции, где высчитывается на какой угол нужно развернуть концентраторы, автоматика отправляет сигнал на механизмы разворота помостов, на которых расположены системы концентраторов 3. С закрытого распределительного устройства (ЗРУ) 17 в модуль автоматики и системы управления (АСУ) 4 передается параметр потребляемой мощности, в модуле формируется команда «минимальная мощность», далее посредством радиосвязи оправляется сигнал в блочное распределительное устройство (БРУ) 6 и в блок распределения мощности (БРМ) 18, формируется команда «часть мощности передать в комплекс аккумулирующих батарей», вследствие чего в (БРУ) и (БРМ) произойдут переключения, в результате которых по кабелю 12 и кабелю 16 часть мощности передается в комплекс аккумулирующих батарей (КАКБ) 7, а другая часть мощности передается в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю. В случае полного заряда комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) происходит автоматическое отключение подачи мощности.Example 3. In clear weather and rough seas. The mode of "least load." From the installation for tracking the sun 10, the radio signal “solar activity” and the coordinates of the sun’s location are sent to the automation module of the control system (ACS) 4, then in the module (ACS) computing operations are performed, where the concentrators are calculated at what angle, the automation sends a signal to the mechanisms the turn of the scaffolds on which the hub systems 3 are located. From the indoor switchgear (switchgear) 17, the parameter of power consumption is transmitted to the automation and control system (ACS) 4 module, in the module f the “minimum power” command is generated, then a signal is sent via radio communication to the block switchgear (BRU) 6 and to the power distribution unit (BRM) 18, the “part of the power to transmit to the accumulator batteries complex” command is generated, as a result, to (BRU) and ( BRM) switching will occur, as a result of which, through cable 12 and cable 16, part of the power is transferred to the accumulator battery complex (KAKB) 7, and the other part of the power is transmitted to the closed switchgear (switchgear) 17 and then via cable 14 to the consumer . In the case of a full charge of the complex of storage batteries (KAKB), the power supply is automatically turned off.

Пример 4. При ясной погоде и волнении моря. Режим «максимальная нагрузка». С установки слежения за солнцем подается радиосигнал «солнечная активность» и координаты расположения солнца в модуль автоматики системы управления (АСУ) 4, далее в модуле (АСУ) происходят вычислительные операции, где высчитывается на какой угол нужно развернуть концентраторы, автоматика отправляет сигнал на механизмы разворота помостов, на которых расположены системы зеркал 3. С закрытого распределительного устройства (ЗРУ) 17, в модуль автоматики и системы управления (АСУ) 4 передается параметр потребляемой мощности, в модуле формируется команда «максимальная мощность», далее посредством радиосвязи отправляется сигнал в блочное распределительное устройство (БРУ) 6, и в блок распределения мощности (БРМ) 18 приходит команда «отключение подачи мощности в комплекс аккумулирующих батарей», в (БРУ) и (БРМ) произойдут переключения, в последствии которых по кабелю 13 и кабелю 15 мощность передается в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17, и далее по кабелю 14 к потребителю. В модуле автоматики системы управления (АСУ) сформируется сигнал «включение аккумулирующих батарей» и по радиоканалу отправляется в комплекс аккумулирующих батарей, произойдут переключения, посредством которых мощность с комплекса аккумулирующих батарей (КАКБ) 7 по кабелю 19 будет поступать в закрытое распределительное устройство (ЗРУ) 17 и далее по кабелю 14 к потребителю.Example 4. In clear weather and rough seas. Maximum Load Mode. From the setting for tracking the sun, the radio signal "solar activity" and the coordinates of the location of the sun are sent to the automation module of the control system (ACS) 4, then in the module (ACS) computing operations are performed, where the concentrators are calculated at what angle, the automation sends a signal to the reversal mechanisms scaffolds on which mirror systems 3 are located. From a closed switchgear (switchgear) 17, the parameter of power consumption is transmitted to the automation and control system (ACS) 4, and the module generates I’m the “maximum power” command, then a signal is sent via radio communication to the block distribution device (BRU) 6, and to the power distribution unit (BRM) 18 the command “disconnecting the power supply to the accumulator battery complex”, to (BRU) and (BRM) comes switching will occur, after which the power is transmitted through cable 13 and cable 15 to a closed switchgear (switchgear) 17, and then through cable 14 to the consumer. In the automation module of the control system (ACS), a signal “inclusion of storage batteries” is generated and sent via radio channel to the battery storage complex, there will be a switch through which power from the battery storage complex (KAKB) 7 via cable 19 will be supplied to a closed switchgear (switchgear) 17 and further through cable 14 to the consumer.

Claims

A hybrid system for generating electricity, containing a floating solar island with solar concentrators in the form of a system of mirrors, a pipe system with a coolant connected to a turbine connected to a generator, characterized in that it contains float wave stations connected by power cables to block distribution devices, which radio communications are connected with the automation module of the control system, mechanized platforms with solar concentrators in the form of a system of mirrors, with the possibility of rotation of electric by the motors, block switchgears, in turn, are connected by power cables to a closed switchgear, and also connected to a complex of storage batteries, the generator has a built-in power distribution unit, which is connected by a power cable to a set of storage batteries, and also connected by a power cable to a closed distribution device, a set of storage batteries is connected by a power cable to a closed switchgear and, accordingly, connected by a power cable Lemma with the power distribution unit, the control system automation module connected via radio with a set of the accumulating batteries, as well as the generator power distribution unit and a closed dispenser, the dispenser comprises a closed power cable for power transmission to the consumer.