CN104373887A - 太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置，属于太阳能电池漂浮发电照明技术领域。在水面上布放漂浮花灯，太阳光照射安装在基座上部的太阳能电池产生电流，从太阳能电池输出的电流通过导电线输入控制器，白天，光敏自控开关关闭，从控制器输出的电流通过导电线输入储能电池储存电能。夜间，光线暗淡后，光敏自控开关自动开启，从储能电池输出的电流通过导电线、控制器、光敏自控开关输入半透明的人造绿叶内的绿光LED照明灯和半透明的人造红花内的红光LED照明灯，使绿光LED照明灯和红光LED照明灯发出亮光。安装在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体下方的不锈钢链条和不锈钢锚坠体在水体中稳住重心。

Description

太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置

技术领域

本发明涉及太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置，属于太阳能电池漂浮发电照明技术领域。

背景技术

从2014年10月29日开始，北京遭到2014年10月中的第四次雾霾袭击。2014年10月北京在四个星期的时间内遭遇四次雾霾天气过程，这四次雾霾天气过程的时间是：第一次是10月7日至11日，第二次是10月17日至20日，第三次是10月22日至25日，第四次是10月29日至31日。由于工农业污染物的快速积聚，今年秋冬雾霾来得比2013年早，尽管这一年中採取了许多控污措施，仍然未能阻挡雾霾的侵袭，这是因为地球上的大气层容纳二氧化碳和污染物的能力是有限的，地面上排放二氧化碳和污染物从来没有间断过，可见人类的斗霾历程任重道远。

江苏省民间优秀发明人缪同春看着雾霾中的北京德胜门城楼和天安门广场的新闻照片，深感每一个中国人都有责任来加快调整产业结构和能源结构，优先使用清洁能源的发电量，大幅度减少化石能源的发电量，加快发展在发电过程中不向空气中排放二氧化碳、二氧化硫和多种污染物的太阳能光伏发电、太阳能光热发电、风能发电、潮汐能发电、波浪能发电、海流能发电等新能源，为人类战胜雾霾贡献一份力量。

2014年9月6日，由央视新闻发起，近30万网友投票选出的中国十大‘最美赏月地’榜单中，无锡鼋头渚风景区以57423的票数位居榜首。鼋头渚的美景在于拥有临山面湖，水抱山环的自然条件，抬头望天上明月，低头看水中月影，以‘水月’吸引了全国各地的游客来赏月。从鼋头渚向西的广阔水域，最适合建成示范‘水面漂浮光伏发电’、防治大气污染、改善空气质量的科学普及阵地。可是，一些风景区每年赏月时，都大量燃放烟花来招引游客。WHO‘2014年城市户外空气污染数据库’的排名显示，印度首都新德里的PM2.5年平均数值最高，为153，导致新德里成为世界空气最差城市的原因之一，是燃放烟花，以印度的排灯节为例，燃放的烟花将黑暗的夜空照亮，同时使新德里的PM2.5数据飙升到250以上，达到WHO设定的安全浓度上限25的10倍。从2013年11月到2014年1月，新德里的平均PM2.5浓度达到575。为了人类的健康，特别是为了老人和儿童的健康，当2014年地球上的大气层中二氧化碳日均浓度已突破400ppm，防治雾霾的形势日益严峻时，各地都应该停止燃放烟花和爆竹。那么，在许多条件具备的水上旅游风景区，使用什么产品来引导游客一面欣赏美丽的景色，一面治理大气污染、改善空气质量、实现文明旅游。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置。

本发明将现代光伏发电新能源技术和现代泡沫复合夹芯浮力材料基体新材料技术应用在一起，制造出不会污染环境的漂浮花灯，用来取代严重污染空气的燃放烟花，使风景区的游客在欣赏自然美景的同时、感受到保护生态环境重要性的教育，使风景区的空气质量环境和水体质量环境每时每刻都能得到严密的保护。

近年来，由于科学技术的进步，有三项新技术适合应用于开发水面上的环保的旅游创新产品，填补水面漂浮光伏照明灯具的空白。第一项技术是太阳能光伏发电新能源技术。目前，在强光照射下发电的单晶硅太阳能电池的光电转换效率已达20%、多晶硅太阳能电池的光电转换效率已达18%，非晶硅太阳能电池的光电转换效率已达10%，在弱光照射下发电的弱光型非晶硅薄膜太阳能电池的光电转换效率达到6%，太阳能电池已大量应用于在陆地上建造大型的、中型的光伏电站，无锡正在举行的“光伏发电进万家”活动，主要在屋顶的顶面上安装太阳能分布式发电装置，然而，陆地上的许多土地已用于农业生产、房地产开发、道路建设和植树造林，可用于建造光伏电站的土地面积越来越少，必须在占地球表面积71%的水面上，用足够大的水面面积来大搞水面漂浮光伏电站才能满足人类社会的用电需求，才能摆脱对燃煤发电的依赖。在2014年9月召开的上海国际海洋技术与工程设备展览会上，本发明人缪同春向上海海洋大学教授、中国‘蛟龙号’第一副总设计师崔维成谈到‘大搞水面漂浮光伏发电’的梦想，崔维成鼓励缪同春说：“这个想法很好”。第二项技术是浮力新材料技术，本发明人缪同春仔细观察了数家外国海洋企业在上海展出的浮力材料新产品，发现闭孔结构的PIN结构泡沫复合夹芯浮力基体材料具有重量轻、浮力大、坚固耐用、便于加工、耐多种腐蚀等许多的优点，这种浮力新材料不仅能支撑重量比较小的薄膜太阳能电池漂浮在水面上，而且能支撑重量比较大的晶体硅太阳能电池长时间漂浮在水面上，这种浮力新材料既适合在淡水中使用，也适合在海水中使用，这种浮力新材料的使用寿命和太阳能电池的使用寿命同为25年，制造出来的漂浮花灯的使用寿命也能达到25年。第三项技术是水面漂浮光伏照明组件技术。本发明的目的是在水上风景区用漂浮花灯取代烟花来吸引到水边赏月的游客，向公众展示水面漂浮光伏发电的照明灯具，防治大气污染，普及保护生态环境的科学知识。2014年10月7日诺贝尔物理学奖表彰了为人类带来新‘光明’的蓝色LED的发明，正是因为聚齐红、绿、蓝三原色的光，才能让LED照明这种惠及全人类的节能光源‘照亮21世纪’。中国广东、江苏、湖北、陕西、浙江等省近年来已出现一大批制造LED照明灯的企业，已经能大批量生产高品质的、价廉物美的LED照明灯，LED照明灯的耗电量只有白炽灯的二十分之一。LED照明灯高效节能，使用寿命长达十万小时，而白炽灯的使用寿命只有一千小时、荧光灯的使用寿命也只有一万小时。LED照明灯一直在不断提高发光效率，最高记录达到了每瓦功率产生300流明的亮度，相当于白炽灯的五倍。全世界的发电量有四分之一用于照明，发电过程中不排放二氧化碳和污染物的光伏发电量目前占总发电量的比例还不大，一定要将宝贵的光伏发电量应用于节能的LED照明灯等低能耗产品，才能产生出显著的经济效益和社会效益。2014年诺贝尔奖评选委员会在关于物理获奖成就的声明中指出：‘白炽灯照亮了20世纪，那么21世纪将是被LED灯照亮的’。本发明水面漂浮花灯全部采用太阳能光伏发电产生的光伏电力供应LED灯照明时的用电。在夜色下，广阔的水面上出现明亮的漂浮花灯是十分吸引游客的，漂浮花灯一定能超过昙花一现、污染空气的烟花，使无锡鼋头渚风景区更好的保持全国最美赏月地的荣誉称号。

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：

由漂浮在水面1上的漂浮花灯2、基座3、太阳能电池4、PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体5、不锈钢链条6、不锈钢锚坠体7、左吊环8、右吊环9、防水材料花盆10、导电线11、右储能电池12、控制器13、左储能电池14、光敏自控开关15、接线盒16、半透明的人造绿叶17、半透明的人造红花18、绿光LED照明灯19、红光LED照明灯20共同组成太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置；

在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体5上安装太阳能电池4组成基座3，在基座3上安装防水材料花盆10，在太阳能电池4的背面安装接线盒16，在防水材料花盆10内安装导电线11、右储能电池12、控制器13、左储能电池14，在防水材料花盆10的上面安装半透明的人造绿叶17和半透明的人造红花18，在半透明的人造绿叶17内安装绿光LED照明灯19，在半透明的人造红花18内安装红光LED照明灯20，在基座3的左侧安装左吊环8，在基座3的右侧安装右吊环9，在基座3的下方安装不锈钢链条6，在四根不锈钢链条6的下端的连结部安装不锈钢锚坠体7；

接线盒16通过导电线11与控制器13连接，控制器13通过导电线11与右储能电池12连接，控制器13通过导电线11与左储能电池14连接，控制器13通过导电线11与光敏自控开关15连接，光敏自控开关15通过导电线11与绿光LED照明灯19连接，光敏自控开关15通过导电线11与红光LED照明灯20连接。

太阳能电池4是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅/微晶硅双叠层薄膜太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池或碲化镉薄膜太阳能电池或砷化镓薄膜太阳能电池。

右储能电池12和左储能电池14是锂离子电池或镍氢电池或镍镉电池或钠硫电池或镍锌电池或氧化还原（液流）电池或氢燃料电池。

绿光LED照明灯19和红光LED照明灯20的功率是0.1W—80W。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：①开辟了制造水面光伏发电漂浮花灯的新道路，丰富了水上旅游产品的种类。②向广大游客宣传了21世纪减少雾霾必须加快推广应用的两项新技术：太阳能光伏发电技术和LED照明灯技术，这两项技术结合在一起推广应用，效果会更好。③在夜色暗淡的水面上展现出色彩丰富，明亮鲜艳的光伏漂浮花灯，使观众获得愉悦的视觉效果，吸引更多的游客来有山有水的风景名胜区夜游。④由于太阳能电池的使用寿命长达25年，其光电转换效率持续提高、制造成本持续下降，LED灯高效省电、节能价廉，其使用寿命长达十万小时，其在水面上的美化照明效果十分好，游客在岸边上能很快发现花色型号多种多样的光伏漂浮花灯，给风景区的夜色增光添彩，投资不大，收效甚大，有利于风景名胜区延长开放时间，增加就业岗位，增加旅游收入。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

在水面上布放漂浮花灯，太阳光照射安装在基座上部的太阳能电池产生电流，从太阳能电池输出的电流通过导电线输入控制器，白天，光敏自控开关关闭，从控制器输出的电流通过导电线输入储能电池储存电能。夜间，光线暗淡后，光敏自控开关自动开启，从储能电池输出的电流通过导电线、控制器、光敏自控开关输入半透明的人造绿叶内的绿光LED照明灯和半透明的人造红花内的红光LED照明灯，使绿光LED照明灯和红光LED照明灯发出亮光。安装在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体下方的不锈钢链条和不锈钢锚坠体在水体中稳住重心。

下面本发明将结合附图中的实施例作进一步描述：

由漂浮在水面1上的漂浮花灯2、基座3、太阳能电池4、PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体5、不锈钢链条6、不锈钢锚坠体7、左吊环8、右吊环9、防水材料花盆10、导电线11、右储能电池12、控制器13、左储能电池14、光敏自控开关15、接线盒16、半透明的人造绿叶17、半透明的人造红花18、绿光LED照明灯19、红光LED照明灯20共同组成太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置；

在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体5上安装太阳能电池4组成基座3，在基座3上安装防水材料花盆10，在太阳能电池4的背面安装接线盒16，在防水材料花盆10内安装导电线11、右储能电池12、控制器13、左储能电池14，在防水材料花盆10的上面安装半透明的人造绿叶17和半透明的人造红花18，在半透明的人造绿叶17内安装绿光LED照明灯19，在半透明的人造红花18内安装红光LED照明灯20，在基座3的左侧安装左吊环8，在基座3的右侧安装右吊环9，在基座3的下方安装不锈钢链条6，在四根不锈钢链条6的下端的连结部安装不锈钢锚坠体7；

接线盒16通过导电线11与控制器13连接，控制器13通过导电线11与右储能电池12连接，控制器13通过导电线11与左储能电池14连接，控制器13通过导电线11与光敏自控开关15连接，光敏自控开关15通过导电线11与绿光LED照明灯19连接，光敏自控开关15通过导电线11与红光LED照明灯20连接。

太阳能电池4是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅/微晶硅双叠层薄膜太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池或碲化镉薄膜太阳能电池或砷化镓薄膜太阳能电池。

右储能电池12和左储能电池14是锂离子电池或镍氢电池或镍镉电池或钠硫电池或镍锌电池或氧化还原（液流）电池或氢燃料电池。

绿光LED照明灯19和红光LED照明灯20的功率是0.1W—80W。

风景名胜区管理人员向水面上放出一只又一只漂浮花灯漂浮在水面上，安装在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体上部表面上的太阳能电池接收阳光照射产生电流，从太阳能电池背面的接线盒输出的电流通过导电线输入控制器，白天，光敏自控开关闭合，从控制器输出的电流通过导电线输入左储能电池和右储能电池储存电能，夜间，天空中的光照逐渐暗淡，光敏自控开关自动开启，从左储能电池和右储能电池输出的电流通过导电线、控制器和光敏自控开关向绿光LED照明灯和红光LED照明灯分别供电，使绿光LED照明灯发射出绿色的亮光，使红光LED照明灯发射出红色的亮光。聚集在水岸边上的游客可以欣赏到水面上许多只明亮的漂浮花灯。

本发明中采用的PIN结构泡沫复合夹芯浮力基体材料是由一家世界领先的高性能成套结构泡沫三明治夹芯复合材料与结构解决方案供应商在江苏开设的工厂生产的，在结构泡沫复合浮力材料的周围包裹玻璃纤维布，在玻璃纤维布上涂抹树脂，树脂固化后形成坚固的防撞击的玻璃钢外壳，组成PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体。PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体用作为浮块的浮力系数在上层水体中只有0.045—0.05，先进的浮力材料已能支撑各种类型的太阳能电池组件漂浮在水面上，近十年来由于技术的不断进步，太阳能电池的厚度已由厚变薄、太阳能电池单位面积的重量已经显著减轻，这一切都为批量制造水面上的光伏漂浮花灯创造了条件。

当风景名胜区的管理人员需要回收漂浮在水面上的花灯时，只需要在船体舱面上伸出前部带钩的长竹竿，将不锈钢的弯钩伸进左吊环内或右吊环内，用力向上挑起长竹竿前端的弯钩，就能将花灯挑离水面，并慢慢回收到船体舱面上。

现举出实施例如下：

实施例一：

在水上旅游风景区燃放烟花吸引游客的做法会导致雾霾。在水面上布放多只光伏漂浮花灯，太阳光照射安装在基座上部的单晶硅太阳能电池产生电流，从单晶硅太阳能电池背面的接线盒输出的电流通过导电线输入防水材料花盆内部的控制器，白天，光敏自控开关关闭，从控制器输出的电流通过导电线输入左储能电池和右储能电池储存电能。夜间，水上光线暗淡后，光敏自控开关自动开启，从左储能电池和右储能电池输出的电流通过导电线、控制器、光敏自控开关输入半透明的人造绿叶内的绿光LED照明灯和半透明的人造红花内的红光LED照明灯，电能在LED照明灯内转换成光能，使绿光LED照明灯发出绿色的亮光，使红光LED照明灯发出红色的亮光。安装在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体下方的不锈钢链条和不锈钢锚坠体在水体中稳住漂浮花灯和基座的重心。

实施例二：

在水上旅游风景区燃放烟花吸引游客的做法会导致雾霾。在水面上布放多只光伏漂浮花灯，太阳光照射安装在基座上部的多晶硅太阳能电池产生电流，从多晶硅太阳能电池背面的接线盒输出的电流通过导电线输入防水材料花盆内部的控制器，白天，光敏自控开关关闭，从控制器输出的电流通过导电线输入左储能电池和右储能电池储存电能。夜间，水上光线暗淡后，光敏自控开关自动开启，从左储能电池和右储能电池输出的电流通过导电线、控制器、光敏自控开关输入半透明的人造绿叶内的绿光LED照明灯和半透明的人造红花内的红光LED照明灯，电能在LED照明灯内转换成光能，使绿光LED照明灯发出绿色的亮光，使红光LED照明灯发出红色的亮光。安装在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体下方的不锈钢链条和不锈钢锚坠体在水体中稳住漂浮花灯和基座的重心。

Claims (4)

1.太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置，其特征是，由漂浮在水面（1）上的漂浮花灯（2）、基座（3）、太阳能电池（4）、PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体（5）、不锈钢链条（6）、不锈钢锚坠体（7）、左吊环（8）、右吊环（9）、防水材料花盆（10）、导电线（11）、右储能电池（12）、控制器（13）、左储能电池（14）、光敏自控开关（15）、接线盒（16）、半透明的人造绿叶（17）、半透明的人造红花（18）、绿光LED照明灯（19）、红光LED照明灯（20）共同组成太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置；

在PIN结构泡沫复合夹芯浮力材料基体（5）上安装太阳能电池（4）组成基座（3），在基座（3）上安装防水材料花盆（10），在太阳能电池（4）的背面安装接线盒（16），在防水材料花盆（10）内安装导电线（11）、右储能电池（12）、控制器（13）、左储能电池（14），在防水材料花盆（10）的上面安装半透明的人造绿叶（17）和半透明的人造红花（18），在半透明的人造绿叶（17）内安装绿光LED照明灯（19），在半透明的人造红花（18）内安装红光LED照明灯（20），在基座（3）的左侧安装左吊环（8），在基座（3）的右侧安装右吊环（9），在基座（3）的下方安装不锈钢链条（6），在四根不锈钢链条（6）的下端的连结部安装不锈钢锚坠体（7）；

接线盒（16）通过导电线（11）与控制器（13）连接，控制器（13）通过导电线（11）与右储能电池（12）连接，控制器（13）通过导电线（11）与左储能电池（14）连接，控制器（13）通过导电线（11）与光敏自控开关（15）连接，光敏自控开关（15）通过导电线（11）与绿光LED照明灯（19）连接，光敏自控开关（15）通过导电线（11）与红光LED照明灯（20）连接。

2.根据权利要求1所述的太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置，其特征是，所述的太阳能电池（4）是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或非晶硅/微晶硅双叠层薄膜太阳能电池或非晶硅薄膜太阳能电池或铜铟镓硒薄膜太阳能电池或碲化镉薄膜太阳能电池或砷化镓薄膜太阳能电池。

3.根据权利要求1所述的太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置，其特征是，所述的右储能电池（12）和左储能电池（14）是锂离子电池或镍氢电池或镍镉电池或钠硫电池或镍锌电池或氧化还原（液流）电池或氢燃料电池。

4.根据权利要求1所述的太阳能电池向泡沫夹芯浮力基体上的漂浮花灯的供电装置，其特征是，所述的绿光LED照明灯（19）和红光LED照明灯（20）的功率是0.1W—80W。