CN103944494B - 水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站，属于新能源水面应用技术领域。在水面上，电动牵引船牵引柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站和晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站。阳光照射柔性太阳能电池产生电流，电流通过控制器甲、逆变器甲、导电线输入船舱内储电设备；电动牵引船同时牵引晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站产生电流，电流通过控制器乙、逆变器乙、导电线输入船舱内储电设备。漂浮材料层甲支撑其上面的各部件的重量，漂浮材料层乙支撑其上面的各部件的重量。船上无线通信计算机系统与光伏电站上无线通信计算机系统甲和光伏电站上无线通信计算机系统乙保持联络。太阳能电池组件构成的无桩光伏电站在阳光水域发电。
Description
技术领域
本发明涉及水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站，属于新能源水面应用技术领域。
背景技术
地球的表面积为5.11亿平方公里，陆地面积只有1.49亿平方公里，地球上被水覆盖的面积为3.62亿平方公里，其中海洋表面积为3.61亿平方公里，湖泊、河流、冰川、水库、小溪的水面的表面积为0.01亿平方公里.随着地球上的气候变暖，海水平面继续上升，海洋的水面的表面积继续增大，陆地的表面积继续减小。人类社会自从工业革命以来，大量燃烧煤炭和石油，向空气中排放大量的二氧化碳、二氧化硫和颗粒物，造成地球上的大气中在高空出现了棕色云团、在地面上出现了雾霾，造成了陆地上频降酸雨、海洋中水质酸化，地球上空气、水质、海洋、土壤、湖泊等生态环境发生了许多的变化，为了改善生态环境，许多地方在削减煤炭的燃烧，关闭了设备陈旧的火力发电厂。随着人们对燃煤发电造成的后果的认识，特别是2014年4月地球上的大气中二氧化碳的浓度月平均值已经超过400PPM，为地球过去80万年来最高纪录，人类社会迫切需要在发电过程中不排放二氧化碳、二氧化硫和污染颗粒物的发电方式，经过多年的反复探索，2014年许多人认准，光伏发电是保护地球生态环境的好方法之一。
2014年5月12日，中共江苏省委书记罗志军同志来无锡调研，考察了国电光伏（江苏）有限公司，看到国电公司研发的砷化镓柔性薄膜太阳能电池各项指标达到世界顶尖水平，成为国内唯一掌握此项技术的企业，罗志军书记强调，江苏省作为光伏产业第一大省，要进一步加强关键技术研发，搞好新技术储备，抢占未来产业竞争的制高点。
2014年，无锡的光伏企业在中国西部的甘肃、新疆的沙漠地区边缘承建了更多的光伏电站，在江苏北部的一些湖泊和沿海地区建造一批光伏电站，在一些淤泥深厚的地区用打桩法建造光伏电站遇到了打桩难、打桩成本高的实际问题。无锡的太阳能电池制造厂生产大量的优质太阳能电池，大量的太阳能电池需要大规模的表面积作为安装场地，可是，陆地上的土地资源越来越紧缺，特别是农业用地，为了保证粮食生产有足够的土地，不允许占用农田来建设光伏电站。从长远来看，大量的太阳能电池的安装必须在水面上寻找新的出路。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站。
广阔的海洋的表面积可以容纳大量的太阳能电池安装在水上光伏电站的上表面上接受阳光的辐射产生电流。只要在六分之一的海洋表面积上建设成功光伏电站，其发电量就足够超过世界上现有的燃煤发电总量，早日取消燃煤发电，世界上的一些城市就可以显著减轻雾霾的危害。水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站，免去了全部的打桩成本，光伏电站漂浮在水面上接受阳光的照射发电，还可以根据气象预报牵引光伏电站，驶离阴雨连绵的海域，驶进晴空万里的海域，多晒太阳多发电，并将电能储藏在船舱内储电设备里，将电能运输到人类需要用电的场所，就近将电能通过水运输送出去，可以减少长途输电的损耗。
目前，制造柔性薄膜太阳能电池的材料和技术都有了很大的进步，其光电转换效率已达到10%，用柔性中密度聚乙烯浮体制造漂浮材料层甲，并在其上安装柔性太阳能电池，柔性太阳能电池可以在海洋中随波逐浪曲线起伏，海水冲刷太阳能电池的表面，不像安装在沙漠中的太阳能电池会在表面上蒙尘，海水冲刷后，太阳能电池的表面适度降温，会提高10%的发电效率，增加发电量！晶硅太阳能电池的光电转换效率高，单晶硅太阳能电池的光电转换效率已达19%，多晶硅太阳能电池转换效率已达17%,用高密度聚乙烯块制造漂浮材料层乙，便有足够的浮力在海洋中支撑晶硅太阳能电池的重量，由于海水的浮力，使电动牵引船能够牵引大面积的柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站和大面积的晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站漂浮、行驶在海洋的表面上。海洋将成为安装水上光伏电站的最大场所。
为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
由水面22上的电动牵引船1、驾驶室2、船上无线通信计算机系统3、船舱内储电设备4、柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5、柔性材料防撞保护层6、柔性太阳能电池7、控制器甲8、逆变器甲9、光伏电站上无线通信计算机系统甲10、漂浮材料层甲11、导电线12、牵引缆绳甲13、牵引缆绳乙14、晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15、控制器乙16、逆变器乙17、晶硅太阳能电池18、防撞击保护层19、漂浮材料层乙20、光伏电站上无线通信计算机系统乙21共同组成水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站；
在电动牵引船1的船舱的上面安装驾驶室2，在驾驶室2的后方安装船上无线通信计算机系统3，在电动牵引船1的下部的船舱内安装船舱内储电设备4，在电动牵引船1与柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5之间安装导电线12、牵引缆绳甲13，在柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5的底部安装漂浮材料层甲11，在漂浮材料层甲11的上表面上安装柔性太阳能电池7，在漂浮材料层甲11的上表面上靠近牵引缆绳甲13的前部安装控制器甲8、逆变器甲9，在漂浮材料层甲11的上表面上远离牵引缆绳甲13的后部安装光伏电站上无线通信计算机系统甲10，在漂浮材料层甲11的上表面上的柔性太阳能电池7的周围安装柔性材料防撞保护层6，在电动牵引船1与晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15之间安装导电线12、牵引缆绳乙14，在晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15的底部安装漂浮材料层乙20，在漂浮材料层乙20的上表面上靠近牵引缆绳乙14的前部安装控制器乙16、逆变器乙17，在漂浮材料层乙20的上表面上远离牵引缆绳乙14的后部安装光伏电站上无线通信计算机系统乙21，在漂浮材料层乙20的上表面上的晶硅太阳能电池18的周围安装防撞击保护层19；
柔性太阳能电池7通过导电线12与控制器甲8连接，控制器甲8通过导电线12与逆变器甲9连接，逆变器甲9通过导电线12与电动牵引船1的下部的船舱内的船舱内储电设备4连接，晶硅太阳能电池18通过导电线12与控制器乙16连接，控制器乙16通过导电线12与逆变器乙17连接，逆变器乙17通过导电线12与电动牵引船1的下部的船舱内的船舱内储电设备4连接，电动牵引船1通过牵引缆绳甲13与柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5连接，电动牵引船1通过牵引缆绳乙14与晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15连接，船上无线通信计算机系统3通过无线通信与光伏电站上无线通信计算机系统甲10联络，船上无线通信计算机系统3通过无线通信与光伏电站上无线通信计算机系统乙21联络。
柔性太阳能电池7是可以弯曲或伸直的柔性非晶硅薄膜太阳能电池或柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池或柔性砷化镓薄膜太阳能电池或柔性碲化镉薄膜太阳能电池。
晶硅太阳能电池18是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池。
漂浮材料层甲11和漂浮材料层乙20是由高密度聚乙烯浮块或中密度聚乙烯浮体或EVA塑料空心浮箱或塑胶与碳纤合成空心浮箱或不锈钢空心浮箱或铝合金空心浮箱或漂浮橡胶管或PE发泡塑料漂浮空心箱或木船或桐木木筏或巴沙尔木木筏或蜡封口竹筒筏或芦苇筏或羽毛翎空心管筏。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：①地球上的水面的表面积比陆地的表面积大，可以容纳安装更多的太阳能电池，建造更大面积的光伏电站，为人类社会提供更大的发电量。②由于水面的浮力和漂浮材料产生的浮力一起支撑水上太阳能光伏电站在水体表面上接受阳光的照射产生电流，不需要进行打桩作业，节省了建造光伏电站的成本。③由于电动牵引船可以牵引柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站和晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站漂浮在水面上移动，提高了机动性，可以驶离阴雨连绵的海域，驶进阳光照耀的海域追日发电，提高光伏电站的利用效率。④本发明既适用于湖泊、水库、河流，更适用近海，最适用在远洋中建设水面上的大规模光伏电站，进行大规模的光伏发电，并可以将光伏电力运输传送到陆地上。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
在水面上，电动牵引船牵引柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站和晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站。阳光照射柔性太阳能电池产生电流，电流通过控制器甲、逆变器甲、导电线输入船舱内储电设备；电动牵引船同时牵引晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站产生电流，电流通过控制器乙、逆变器乙、导电线输入船舱内储电设备。漂浮材料层甲支撑其上面的各部件的重量，漂浮材料层乙支撑其上面的各部件的重量。船上无线通信计算机系统与光伏电站上无线通信计算机系统甲和光伏电站上无线通信计算机系统乙保持联络。太阳能电池组件构成的无桩光伏电站在阳光水域发电。
下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：
由水面22上的电动牵引船1、驾驶室2、船上无线通信计算机系统3、船舱内储电设备4、柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5、柔性材料防撞保护层6、柔性太阳能电池7、控制器甲8、逆变器甲9、光伏电站上无线通信计算机系统甲10、漂浮材料层甲11、导电线12、牵引缆绳甲13、牵引缆绳乙14、晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15、控制器乙16、逆变器乙17、晶硅太阳能电池18、防撞击保护层19、漂浮材料层乙20、光伏电站上无线通信计算机系统乙21共同组成水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站；
在电动牵引船1的船舱的上面安装驾驶室2，在驾驶室2的后方安装船上无线通信计算机系统3，在电动牵引船1的下部的船舱内安装船舱内储电设备4，在电动牵引船1与柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5之间安装导电线12、牵引缆绳甲13，在柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5的底部安装漂浮材料层甲11，在漂浮材料层甲11的上表面上安装柔性太阳能电池7，在漂浮材料层甲11的上表面上靠近牵引缆绳甲13的前部安装控制器甲8、逆变器甲9，在漂浮材料层甲11的上表面上远离牵引缆绳甲13的后部安装光伏电站上无线通信计算机系统甲10，在漂浮材料层甲11的上表面上的柔性太阳能电池7的周围安装柔性材料防撞保护层6，在电动牵引船1与晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15之间安装导电线12、牵引缆绳乙14，在晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15的底部安装漂浮材料层乙20，在漂浮材料层乙20的上表面上靠近牵引缆绳乙14的前部安装控制器乙16、逆变器乙17，在漂浮材料层乙20的上表面上远离牵引缆绳乙14的后部安装光伏电站上无线通信计算机系统乙21，在漂浮材料层乙20的上表面上的晶硅太阳能电池18的周围安装防撞击保护层19；
柔性太阳能电池7通过导电线12与控制器甲8连接，控制器甲8通过导电线12与逆变器甲9连接，逆变器甲9通过导电线12与电动牵引船1的下部的船舱内的船舱内储电设备4连接，晶硅太阳能电池18通过导电线12与控制器乙16连接，控制器乙16通过导电线12与逆变器乙17连接，逆变器乙17通过导电线12与电动牵引船1的下部的船舱内的船舱内储电设备4连接，电动牵引船1通过牵引缆绳甲13与柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站5连接，电动牵引船1通过牵引缆绳乙14与晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站15连接，船上无线通信计算机系统3通过无线通信与光伏电站上无线通信计算机系统甲10联络，船上无线通信计算机系统3通过无线通信与光伏电站上无线通信计算机系统乙21联络。
柔性太阳能电池7是可以弯曲或伸直的柔性非晶硅薄膜太阳能电池或柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池或柔性砷化镓薄膜太阳能电池或柔性碲化镉薄膜太阳能电池。
晶硅太阳能电池18是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池。
漂浮材料层甲11和漂浮材料层乙20是由高密度聚乙烯浮块或中密度聚乙烯浮体或EVA塑料空心浮箱或塑胶与碳纤合成空心浮箱或不锈钢空心浮箱或铝合金空心浮箱或漂浮橡胶管或PE发泡塑料漂浮空心箱或木船或桐木木筏或巴沙尔木木筏或蜡封口竹筒筏或芦苇筏或羽毛翎空心管筏。
以太阳能光伏发电的电力作为动力的电动牵引船牵引在表面上安装有柔性太阳能电池的柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站和在表面上安装有晶硅太阳能电池的晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站漂浮或行驶在太阳光照射下的水面上。太阳光照射安装在漂浮材料层甲的表面上的柔性太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器甲、接着通过导电线输入逆变器甲，从逆变器甲输出的电流通过导电线输入电动牵引船的下部的船舱内的船舱内储电设备储存电能。太阳光照射安装在漂浮材料层乙的表面上的晶硅太阳能电池产生电流，电流通过导电线输入控制器乙、接着通过导电线输入逆变器乙，从逆变器乙输出的电流通过导电线输入电动牵引船的下部的船舱内的船舱内储电设备储存电能。柔性薄膜太阳能电池过去用重量大的玻璃作为衬底材料，现已改用厚度只有玻璃的百分之一的、重量小的轻质柔性材料作为衬底材料，因此，现代柔性薄膜太阳能电池的重量小，整个柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站的份量相当轻，用柔性中密度聚乙烯浮体制造漂浮材料层甲，这种漂浮材料层甲在水体中提供的浮力加上水体本身的浮力足以支撑柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站漂浮、行驶在水面上。太阳光照射晶硅太阳能电池，在晶硅太阳能电池的表面层上发生光伏效应产生电流，过去生产的晶硅太阳能电池相当厚，浪费了不少的硅材料，近年来生产晶硅太阳能电池的工艺有较大的改进，现代晶硅太阳能电池的硅材料衬底的厚度只有过去的三分之一，这使晶硅太阳能电池在单位面积上发电量相同的情况下，晶硅太阳能电池的重量大幅度降低，用半柔性高密度聚乙烯浮块制造漂浮材料层乙，这种漂浮材料层乙在水体中提供的浮力加上水体本身的浮力足以支撑晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站漂浮、行驶在水面上。在柔性太阳能电池的周围设置用软性橡胶或泡沫塑料制造的柔性材料防撞保护层，在晶硅太阳能电池的周围设置用软性橡胶或泡沫塑料制造的防撞击保护层的目的是为了太阳能电池的安全发电。在柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站的尾部安装可以与电动牵引船上的船上无线通信计算机系统进行无线通信的光伏电站上无线通信计算机系统甲，在晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站的尾部安装可以与电动牵引船上的船上无线通信计算机系统进行无线通信的光伏电站上无线通信计算机系统乙，通过无线通信联络成一个工作整体，实现智能化、信息化操作。在柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站的头部安装导电线、控制器甲和逆变器甲，柔性太阳能电池在太阳光照射下产生的电流通过控制器甲、逆变器甲、导电线输入电动牵引船下部船舱内的船舱内储电设备，在晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站的头部安装导电线、控制器乙、逆变器乙，晶硅太阳能电池在太阳光照射下产生的电流通过控制器乙、逆变器乙、导电线输入电动牵引船下部船舱内的船舱内储电设备，电动牵引船可以将船舱内储电设备运送并连接到陆地上的海港或海岛或水面上的用电设备，船舱内储电设备通过导电线将电能输送到用电器上。
现举出实施例如下：
实施例一：
在水面上，电动牵引船牵引柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池水上漂浮光伏电站和单晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站。阳光照射柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池产生电流，电流通过控制器甲、逆变器甲、导电线输入船舱内储电设备；电动牵引船同时牵引单晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站产生电流，电流通过控制器乙、逆变器乙、导电线输入船舱内储电设备。漂浮材料层甲支撑其上面的各部件的重量，漂浮材料层乙支撑其上面的各部件的重量。船上无线通信计算机系统与光伏电站上无线通信计算机系统甲和光伏电站上无线通信计算机系统乙保持联络。太阳能电池组件构成的无桩光伏电站在阳光水域发电。
实施例二：
在水面上，电动牵引船牵引柔性非晶硅薄膜太阳能电池水上漂浮光伏电站和多晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站。阳光照射柔性非晶硅薄膜太阳能电池产生电流，电流通过控制器甲、逆变器甲、导电线输入船舱内储电设备；电动牵引船同时牵引多晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站产生电流，电流通过控制器乙、逆变器乙、导电线输入船舱内储电设备。漂浮材料层甲支撑其上面的各部件的重量，漂浮材料层乙支撑其上面的各部件的重量。船上无线通信计算机系统与光伏电站上无线通信计算机系统甲和光伏电站上无线通信计算机系统乙保持联络。太阳能电池组件构成的无桩光伏电站在阳光水域发电。
Claims (4)
1.水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站,其特征是，由水面（22）上的电动牵引船（1）、驾驶室（2）、船上无线通信计算机系统（3）、船舱内储电设备（4）、柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站（5）、柔性材料防撞保护层（6）、柔性太阳能电池（7）、控制器甲（8）、逆变器甲（9）、光伏电站上无线通信计算机系统甲（10）、漂浮材料层甲（11）、导电线（12）、牵引缆绳甲（13）、牵引缆绳乙（14）、晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站（15）、控制器乙（16）、逆变器乙（17）、晶硅太阳能电池（18）、防撞击保护层（19）、漂浮材料层乙（20）、光伏电站上无线通信计算机系统乙（21）共同组成水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站；
在电动牵引船（1）的船舱的上面安装驾驶室（2），在驾驶室（2）的后方安装船上无线通信计算机系统（3），在电动牵引船（1）的下部的船舱内安装船舱内储电设备（4），在电动牵引船（1）与柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站（5）之间安装导电线（12）、牵引缆绳甲（13），在柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站（5）的底部安装漂浮材料层甲（11），在漂浮材料层甲（11）的上表面上安装柔性太阳能电池（7），在漂浮材料层甲（11）的上表面上靠近牵引缆绳甲（13）的前部安装控制器甲（8）、逆变器甲（9），在漂浮材料层甲（11）的上表面上远离牵引缆绳甲（13）的后部安装光伏电站上无线通信计算机系统甲（10），在漂浮材料层甲（11）的上表面上的柔性太阳能电池（7）的周围安装柔性材料防撞保护层（6），在电动牵引船（1）与晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站（15）之间安装导电线（12）、牵引缆绳乙（14），在晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站（15）的底部安装漂浮材料层乙（20），在漂浮材料层乙（20）的上表面上靠近牵引缆绳乙（14）的前部安装控制器乙（16）、逆变器乙（17），在漂浮材料层乙（20）的上表面上远离牵引缆绳乙（14）的后部安装光伏电站上无线通信计算机系统乙（21），在漂浮材料层乙（20）的上表面上的晶硅太阳能电池（18）的周围安装防撞击保护层（19）；
柔性太阳能电池（7）通过导电线（12）与控制器甲（8）连接，控制器甲（8）通过导电线（12）与逆变器甲（9）连接，逆变器甲（9）通过导电线（12）与电动牵引船（1）的下部的船舱内的船舱内储电设备（4）连接，晶硅太阳能电池（18）通过导电线（12）与控制器乙（16）连接，控制器乙（16）通过导电线（12）与逆变器乙（17）连接，逆变器乙（17）通过导电线（12）与电动牵引船（1）的下部的船舱内的船舱内储电设备（4）连接，电动牵引船（1）通过牵引缆绳甲（13）与柔性太阳能电池水上漂浮光伏电站（5）连接，电动牵引船（1）通过牵引缆绳乙（14）与晶硅太阳能电池水上漂浮光伏电站（15）连接，船上无线通信计算机系统（3）通过无线通信与光伏电站上无线通信计算机系统甲（10）联络，船上无线通信计算机系统（3）通过无线通信与光伏电站上无线通信计算机系统乙（21）联络。
2.根据权利要求1所述的水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站，其特征是，所述的柔性太阳能电池（7）是可以弯曲或伸直的柔性非晶硅薄膜太阳能电池或柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池或柔性砷化镓薄膜太阳能电池或柔性碲化镉薄膜太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站，其特征是，所述的晶硅太阳能电池（18）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池。
4.根据权利要求1所述的水面上漂浮、行驶由太阳能电池组件构成的无桩光伏电站，其特征是，所述的漂浮材料层甲（11）和漂浮材料层乙（20）是由高密度聚乙烯浮块或中密度聚乙烯浮体或EVA塑料空心浮箱或塑胶与碳纤合成空心浮箱或不锈钢空心浮箱或铝合金空心浮箱或漂浮橡胶管或PE发泡塑料漂浮空心箱或木船或桐木木筏或巴沙尔木木筏或蜡封口竹筒筏或芦苇筏或羽毛翎空心管筏。
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