專利名稱：一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種躉船的供電系統(tǒng)，特別是一種利用風(fēng)能、太陽能和水流能互補發(fā)電的綜合供電系統(tǒng)。
技術(shù)背景航運業(yè)是高能源消耗產(chǎn)業(yè)之一。隨著石油資源的枯竭和環(huán)保要求的不斷提高，綠色航運已成為航運發(fā)展的方向，其中清潔能源的利用最具有革新性和代表性。充分利用風(fēng)能、太陽能以及水流能等零污染或可再生能源，為船上或船碼頭設(shè)施提供相對獨立的能量來源，對實現(xiàn)航運業(yè)的節(jié)能減排具有重要意義。從水路運輸來看，我國內(nèi)河運輸在能耗方面與發(fā)達國家確有較大的差距，因此研究內(nèi)河航運的節(jié)能減排措施已勢在必行。據(jù)不完全統(tǒng)計，長江海事轄區(qū)主要港口 27個，擁有碼頭3244座，因此，在這些碼頭的躉船上開展新能源的利用具有重要的經(jīng)濟效益和社會效益。風(fēng)能發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電雖然已獲大量研究，并在陸上獲得大量應(yīng)用，但在船舶這一特殊載體和水運這一特定環(huán)境下如何應(yīng)用，國內(nèi)外研究還很欠缺，涉及到諸如結(jié)合船舶特點的風(fēng)機和太陽能光伏系統(tǒng)的設(shè)計、布置優(yōu)化、系統(tǒng)穩(wěn)定性和電網(wǎng)匹配等一系列問題。水流能研究相對更少，國內(nèi)還處于起步階段。而且，風(fēng)能、太陽能、水流能的復(fù)合利用還很欠缺，三者發(fā)電的并網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)還有待重點研究
實用新型內(nèi)容
本實用新型目的在于解決錨地躉船供電難的問題，擴大綜合利用清潔能源的渠道，以太陽能、風(fēng)能和水流能互補的發(fā)電方式，為躉船提供一種復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，包括風(fēng)能供電單元、太陽能供電單元、水流能供電單元和控制臺；所述的風(fēng)能供電單元主要由風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電機、尾翼和塔架組成，風(fēng)輪通過傳動系統(tǒng)帶動風(fēng)能發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電、風(fēng)輪安裝在塔架上，其塔架布置在躉船頂棚的四周；所述的太陽能供電單元主要由太陽能電池陣列通過電線與充電控制器、 逆變器和前蓄電池組相連組成，其太陽能電池陣列布置在躉船頂棚的中間區(qū)域；所述的水流能供電單元主要由水輪機、齒輪箱、發(fā)電機、防護網(wǎng)和后蓄電池組組成，水輪機通過齒輪箱與發(fā)電機相連，其中防護網(wǎng)安置于躉船的水流方向的上游，水輪機置于躉船底部的中間位置，發(fā)電機通過電纜與后蓄電池組和控制臺相連，風(fēng)能發(fā)電機通過電纜與后蓄電池組和控制臺相連，太陽能電池陣列通過電纜與前蓄電池組和控制臺相連，控制臺與躉船用電負載電線相連。本實用新型所述的風(fēng)輪為三葉片式風(fēng)輪，風(fēng)輪的放置方向和葉片與轉(zhuǎn)軸連接點在轉(zhuǎn)軸圓周面上的切線互相垂直。本實用新型所述的風(fēng)輪通過傳動系統(tǒng)帶動風(fēng)輪發(fā)電機轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，旋轉(zhuǎn)軸和地面平行，風(fēng)輪在塔架的前面迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，依靠尾翼調(diào)整迎風(fēng)面。本實用新型所述太陽能電池陣列均勻布置于頂棚中間區(qū)域，太陽能電池陣列傾斜安裝，保證正午的太陽能夠垂直照射，且與躉船頂棚的夾角大于10°。本實用新型所述水輪機橫截面形狀為S型。通過齒輪箱來驅(qū)動發(fā)動機進行發(fā)電。本實用新型所述的防護網(wǎng)的網(wǎng)面呈內(nèi)凹圓弧形，順著水流方向具有向上坡度。本實用新型所述的風(fēng)能供電單元、太陽能供電單元、水流能供電單元統(tǒng)，有各自的整流器，各自的整流器與公用的逆變器電線相連，逆變器與交流負載電線相連，在直流環(huán)節(jié)并聯(lián)儲能裝置。將多余的電能存入儲能裝置。本實用新型所達到的有益效果1.本實用新型所提供的供電系統(tǒng)，將風(fēng)能、太陽能和水流能合理地結(jié)合在一起，利用當?shù)仫L(fēng)能、太陽能和水流能資源的互補性，相比于獨立運行的發(fā)電系統(tǒng)，本實用新型具有更高的可靠性。2.本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)能環(huán)保。錨地躉船傳統(tǒng)的供電方式為柴油機帶動發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生的噪音影響到工作人員的正常工作，同時柴油機產(chǎn)生的廢氣對該區(qū)域的空氣產(chǎn)生一定的污染，運用本復(fù)合清潔能源供電系統(tǒng)可以減少噪聲與廢氣對環(huán)境的污染。3.本實用新型采用上風(fēng)向風(fēng)力發(fā)電模式，上風(fēng)向風(fēng)力發(fā)電減少了塔架對風(fēng)力的影響提高了風(fēng)能的利用率。運用尾翼來調(diào)整風(fēng)輪的方向，尾翼機構(gòu)簡單，且調(diào)整過程為隨動調(diào)整，在減少制造與安裝成本的同時增加了對風(fēng)能的利用。葉輪高速旋轉(zhuǎn)對傳動機構(gòu)要求低， 風(fēng)能利用系數(shù)較高?？稍谒苌习惭b霓虹燈作為亮化設(shè)施，相對于傳統(tǒng)的亮化設(shè)施而言，降低了購買和安裝成本，實用節(jié)能。4.本實用新型采用頂棚中間布置太陽能電池板，四周布置風(fēng)能發(fā)電裝置的對稱布置形式，降低了塔架和太陽能電池板之間的相互干擾，同時也減少了對躉船穩(wěn)性的影響。太陽能電池板傾斜布置，便于雨水的快速滑落，從而保持電池板表面的清潔。5.本實用新型利用水流能為躉船供電，水輪機采用“S”型，流線型的結(jié)構(gòu)可減少水中雜草和漂浮物對水輪機的影響，此外，為產(chǎn)生相同的電量，“S”型的水輪機相對于傳統(tǒng)螺旋槳式水輪機所需的直徑更小，使得“S”型水輪機在水位較淺的地方也可正常運行。水流能發(fā)電具有全天候性，效率可達80% 90%，發(fā)電裝置安裝于水下，既無視覺污染又無噪音污染。

圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型的復(fù)合能源互補供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖圖3為本實用新型的俯視結(jié)構(gòu)示意圖圖中1-船體，2-頂棚，3工作室，4-風(fēng)能發(fā)電機組，5-太陽能電池陣列，6a_前蓄電池組，乩-后蓄電池組，7控制臺，8a-水輪機，汕-齒輪箱，8c-發(fā)電機，9-防護網(wǎng)。
具體實施方式
本躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如附圖1、圖2和圖3所示，由風(fēng)能發(fā)電單元、太陽能發(fā)電單元、水流能發(fā)電單元和控制臺組成；所述的風(fēng)能供電單元主要由風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電機、尾翼和塔架組成，風(fēng)輪通過傳動系統(tǒng)帶動風(fēng)能發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電、風(fēng)輪安裝在塔架上，其塔架布置在躉船頂棚的四周；所述的太陽能供電單元主要由太陽能電池陣列5通過電線與充電控制器、逆變器和前蓄電池組6a相連組成，其太陽能電池陣列布置在躉船頂棚的中間區(qū)域；所述的水流能供電單元主要由水輪機8a、齒輪箱Sb、發(fā)電機Sc、 防護網(wǎng)9和后蓄電池組6b組成。在船體1的底部安裝有水輪機8a和齒輪箱8b，浸在水中，在船體1的底艙中部設(shè)有水輪機8a和發(fā)電機8c，底艙前后部分別設(shè)有前蓄電池組6a和后蓄電池組6b，船體1的頭部(水流方向的上游)安裝有防護網(wǎng)9，在工作室3中設(shè)有控制臺7，頂棚2設(shè)有風(fēng)能發(fā)電機組4和太陽能電池陣列5，水輪機8a通過齒輪箱8b與發(fā)電機8c相連，發(fā)電機8c通過電纜與后蓄電池組6b和控制臺7相連，風(fēng)能發(fā)電機通過電纜與后蓄電池組6b和控制臺7 相連，太陽能電池陣列5通過電纜與前蓄電池組6a和控制臺7相連。本實用新型在使用時，在控制臺7的控制下，風(fēng)能發(fā)電機組4和發(fā)電機8c產(chǎn)生的電能向后蓄電池組6b進行充電，當后蓄電池組6b充電完成后，多余電能直接向負載進行供電，太陽能電池陣列5產(chǎn)生的電能向前蓄電池組6a進行充電，當前蓄電池組6a充電完成后，多余電能直接向負載進行供電，當發(fā)電裝置無力直接給負載提供電能時，由前蓄電池組 6a和后蓄電池組6b進行供電。
權(quán)利要求1.一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，其特征在于，包括風(fēng)能供電單元、太陽能供電單元、水流能供電單元和控制臺(7)；所述的風(fēng)能供電單元主要由風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電機、尾翼和塔架組成，風(fēng)輪通過傳動系統(tǒng)帶動風(fēng)能發(fā)電機轉(zhuǎn)動發(fā)電、風(fēng)輪安裝在塔架上，其塔架布置在躉船頂棚( 的四周；所述的太陽能供電單元主要由太陽能電池陣列(5) 通過電線與充電控制器、逆變器和前蓄電池組(6a)相連組成，其太陽能電池陣列(5)布置在躉船頂棚⑵的中間區(qū)域；所述的水流能供電單元主要由水輪機(8a)、齒輪箱(8b)、發(fā)電機(8c)、防護網(wǎng)(9)和后蓄電池組(6b)組成，水輪機(8a)通過齒輪箱(8b)與發(fā)電機(8c) 相連，其中防護網(wǎng)(9)安置于躉船的水流方向的上游，水輪機(8a)置于躉船底部的中間位置；上述的發(fā)電機(8c)通過電纜與后蓄電池組(6b)和控制臺(7)相連，風(fēng)能發(fā)電機通過電纜與后蓄電池組(6b)和控制臺(7)相連，太陽能電池陣列(5)通過電纜與前蓄電池組(6a) 和控制臺(7)相連，控制臺(7)與躉船用電負載電線相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)輪為三葉片式風(fēng)輪，風(fēng)輪的放置方向和葉片與轉(zhuǎn)軸連接點在轉(zhuǎn)軸圓周面上的切線互相垂直。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，其特征在于所述的風(fēng)輪通過傳動系統(tǒng)帶動風(fēng)輪發(fā)電機轉(zhuǎn)動，風(fēng)輪的旋轉(zhuǎn)平面與風(fēng)向垂直，旋轉(zhuǎn)軸和地面平行，風(fēng)輪在塔架的前面迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，依靠尾翼調(diào)整迎風(fēng)面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，其特征在于所述太陽能電池陣列(5)均勻布置于頂棚(2)中間區(qū)域，太陽能電池陣列(5)傾斜安裝，保證正午的太陽能夠垂直照射，且與躉船頂棚O)的夾角大于10°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，其特征在于所述水輪機(8a)橫截面形狀為S型。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，其特征在于所述的防護網(wǎng)(9)的網(wǎng)面呈內(nèi)凹圓弧形，順著水流方向具有向上坡度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，其特征在于，所述的風(fēng)能供電單元、太陽能供電單元、水流能供電單元統(tǒng)，有各自的整流器，各自的整流器與公用的逆變器電線相連，逆變器與交流負載電線相連，在直流環(huán)節(jié)并聯(lián)儲能裝置。
專利摘要一種躉船復(fù)合清潔能源分布式供電系統(tǒng)，包括風(fēng)能供電單元、太陽能供電單元、水流能供電單元和控制臺，其風(fēng)能供電單元主要由風(fēng)輪、傳動系統(tǒng)、發(fā)電機、尾翼和塔架組成；太陽能供電單元主要由太陽能電池陣列、充電控制器和逆變器組成；水流能供電單元主要由水輪機、齒輪箱和發(fā)電機組成。塔架布置在躉船頂棚的四周，太陽能電池陣列布置在頂棚的中間區(qū)域，水輪機置于躉船底部的中間位置；蓄電池組及控制裝置安裝在躉船內(nèi)。上述發(fā)電機通過電纜與后蓄電池組和控制臺相連，風(fēng)能發(fā)電機通過電纜與后蓄電池組和控制臺相連，太陽能電池陣列通過電纜與前蓄電池組和控制臺相連，控制臺與躉船用電負載電線相連。該系統(tǒng)綜合運用風(fēng)能、太陽能和水流能，經(jīng)濟實用。
文檔編號F03B13/00GK202300863SQ20112042992
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者盧俊, 孫玉偉, 徐立, 王國剛, 祝先標, 袁成清 申請人:武漢理工大學(xué)