本發(fā)明屬于海洋工程領(lǐng)域，尤其是涉及一種全天候原位自供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、對于需要長時(shí)間穩(wěn)定工作的海洋信息監(jiān)測節(jié)點(diǎn)而言，對全天候工作、低輸出阻抗、高輸出功率的電能源需求迫切。海洋環(huán)境中存在豐富的太陽能，可以在日照充足的條件下使用光伏電池實(shí)現(xiàn)較高的輸出功率。但是，光伏電池對太陽光輻射強(qiáng)度的要求較高，在隨機(jī)多變的自然氣象條件中，光伏電池的輸出性能容易受到環(huán)境條件的影響，進(jìn)而引起輸出功率的下降，難以實(shí)現(xiàn)全天候能量收集。

2、針對該問題，本發(fā)明提出由基于海浪的振動(dòng)能量收集器與高效光伏電池、溫差電池組合構(gòu)成全天候原位自供電系統(tǒng)，振動(dòng)能量收集器全天候工作特性、溫差電池有微弱溫差即有電壓輸出特性以及光伏電池的高功率輸出特性無疑是更為優(yōu)化的海洋能量系統(tǒng)解決方案。通過高效的復(fù)合能量管理，極大程度地提高系統(tǒng)環(huán)境適應(yīng)性與電能輸出穩(wěn)定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種全天候原位自供電系統(tǒng)，尤其適合在需要自供電的環(huán)境下進(jìn)行海洋信息監(jiān)測活動(dòng)。

2、本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：提供一種全天候原位自供電系統(tǒng)，包括：

3、光熱耦合發(fā)電模塊，用于將光能和熱能轉(zhuǎn)化為電能，將電能發(fā)送到能量管理模塊；

4、振動(dòng)能量收集模塊，用于將海浪振動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，將電能發(fā)送到能量管理模塊；

5、任務(wù)載荷模塊，用于采集海洋信息并進(jìn)行發(fā)送；

6、能量管理模塊，用于將接收的電能進(jìn)行管理，對任務(wù)載荷模塊進(jìn)行供電。

7、進(jìn)一步地，光熱耦合發(fā)電模塊包括：

8、光伏電池單元，用于將光能轉(zhuǎn)化為電能；

9、溫差電池單元，用于將熱能轉(zhuǎn)化為電能；

10、相變單元，用于將光伏電池單元的熱能存儲并傳遞給溫差電池單元。

11、進(jìn)一步地，光伏電池單元、相變單元和溫差電池單元按照陽光照射方向依次排布。

12、進(jìn)一步地，光伏電池單元中光伏電池的表面通過介質(zhì)膜層引入直徑300nm的階梯結(jié)構(gòu)陣列，在300nm～1800nm范圍內(nèi)光譜的平均反射率不超過2.4％。

13、進(jìn)一步地，相變單元的相變材料采用膨脹石墨，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的區(qū)間為8％～16％，相變溫度范圍為20℃～40℃，相變潛熱為192j/g～228j/g。

14、進(jìn)一步地，任務(wù)載荷模塊包括：

15、數(shù)據(jù)監(jiān)測單元，通過傳感器對周圍海洋信息進(jìn)行采集；

16、信號傳輸單元，將采集的信息發(fā)送到用戶終端。

17、本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：由于采用上述技術(shù)方案，通過多能源互補(bǔ)的方式，該系統(tǒng)可以在不同天氣條件下持續(xù)供電，不受光照和海浪波動(dòng)的影響；光伏電池單元通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，顯著降低了反射率，提高了光吸收效率，溫差電池單元能夠在較低的溫差條件下高效工作，發(fā)電效率有明顯增高；能量管理模塊能夠智能地調(diào)配和管理能量，確保系統(tǒng)在各種條件下都能為任務(wù)載荷模塊提供穩(wěn)定的電力支持，專門針對海洋環(huán)境設(shè)計(jì)，能夠在復(fù)雜多變的海洋環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，適用于長期無人值守的應(yīng)用場景。

技術(shù)特征：

1.一種全天候原位自供電系統(tǒng)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候原位自供電系統(tǒng)，其特征在于，光熱耦合發(fā)電模塊包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全天候原位自供電系統(tǒng)，其特征在于：光伏電池單元、相變單元和溫差電池單元按照陽光照射方向依次排布。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全天候原位自供電系統(tǒng)，其特征在于：光伏電池單元中光伏電池的表面通過介質(zhì)膜層引入直徑300nm的階梯結(jié)構(gòu)陣列，在300nm～1800nm范圍內(nèi)光譜的平均反射率不超過2.4％。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的全天候原位自供電系統(tǒng)，其特征在于：相變單元的相變材料采用膨脹石墨，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的區(qū)間為8％～16％，相變溫度范圍為20℃～40℃，相變潛熱為192j/g～228j/g。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的全天候原位自供電系統(tǒng)，其特征在于，任務(wù)載荷模塊包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種全天候原位自供電系統(tǒng)，包括光熱耦合發(fā)電模塊、振動(dòng)能量收集模塊、任務(wù)載荷模塊和能量管理模塊，光熱耦合發(fā)電模塊用于將光能和熱能轉(zhuǎn)化為電能，將電能發(fā)送到能量管理模塊；振動(dòng)能量收集模塊用于將海浪振動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，將電能發(fā)送到能量管理模塊；任務(wù)載荷模塊用于采集海洋信息并進(jìn)行發(fā)送；能量管理模塊用于將接收的電能進(jìn)行管理，對任務(wù)載荷模塊進(jìn)行供電。本發(fā)明的有益效果是通過多能源互補(bǔ)的方式，該系統(tǒng)可以在不同天氣條件下持續(xù)供電，不受光照和海浪波動(dòng)的影響；能量管理模塊確保系統(tǒng)在各種條件下都能為任務(wù)載荷模塊提供穩(wěn)定的電力支持，能夠在復(fù)雜多變的海洋環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，適用于長期無人值守的應(yīng)用場景。

技術(shù)研發(fā)人員：高鵬,劉興江,張麗麗,王赫,孟占昆
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第十八研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30