一种分布式阴极保护系统的制作方法

本实用新型涉及阴极保护装置领域，尤其涉及一种分布式阴极保护系统。

背景技术：

阴极保护装置是常见的工业管线保护装置，多应用于在石油、燃气、污水等液体或气体的长距离输送、储存设备中。气液输送管线的阴极保护装置是通过对所保护管线施加电流，以抵消金属材料电子漂移产生的化学腐蚀。阴极保护装置出于供电条件和集中管理的考虑，一般预先安装在管线的中继站、加压站等位置。随着与阴极保护装置距离的加大，能量会出现下降的现象造成保护效果降低。阴极保护装置的供电一般由中继站内的柴油发电机或分布式太阳能发电提供。

随着新能源利用技术的不断发展，分布式太阳能发电为人们提供了更加便捷的能源供应。如今，工业领域已大量使用太阳能发电技术在弱电、无电、耗电区域为设备供电。

目前为阴极保护装置提供电源的分布式太阳能发电系统，其太阳能组件多采用玻璃基组件，玻璃基组件采用玻璃前面板和金属背板对太阳能电池进行封装，技术成熟，但产品应用安装时，需额外安装金属支架系统，以便于固定在屋顶或地面，总体质量很重。同时，如果阴极保护装置所配套的太阳能发电系统集中在中继站内安装，大面积使用玻璃基太阳能组件，会加重承载负荷、占用额外的空间。

综上所述，阴极保护装置部署不灵活、保护效果受距离递减现象、保护装置配套玻璃基太阳能电池部署不灵活、占用额外空间等问题，是太阳能发电系统在气液管线阴极保护应用的主要瓶颈。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的是提供一种可直接贴装管线、球罐曲面表面的分布式阴极保护系统，解决玻璃基太阳能发电系统载荷大、占地多的问题，优化阴极保护装置部署形式，提升气液管线阴极保护效果。

为实现上述目的，本实用新型提供一种分布式阴极保护系统，包括柔性太阳能组件，和恒电位阴极保护装置，所述柔性太阳能组件贴装于被保护设备外表面；所述恒电位阴极保护装置进一步包括：太阳能调压电路、和恒电位发生电路，其中所述太阳能调压电路，用于将所述柔性太阳能组件产生的波动直流电调理为标准的12V/24V直流电；所述恒电位发生电路，用于产生管线保护电压，持续输出恒电位电源。

进一步地，所述恒电位阴极保护装置还包括储能装置、和电池充电电路，所述电池充电电路用于为所述储能装置充电。

进一步地，所述恒电位阴极保护装置的功率范围为90~1800w。

进一步地，所述恒电位阴极保护装置通过金属抱箍方式固定于被保护设备上。

进一步地，所述恒电位阴极保护装置集成于一体化箱体内。

进一步地，所述恒电位阴极保护装置内部采用灌胶封装。

进一步地，所述柔性太阳能组件为铜铟镓硒薄膜太阳能组件。

进一步地，所述柔性太阳能组件采用乙烯-四氟聚乙烯共聚物材料进行封装。

进一步地，所述储能装置采用锂电池。

进一步地，所述太阳能调压电路具有最大功率点跟踪控制器功能。

相较于现有的太阳能发电阴极保护装置，本实用新型的有益效果主要体现如下：

（1）本实用新型为传统管线阴极保护配套的太阳能发电系统提供了一种可曲面贴装的安装形式。通过柔性太阳能组件的使用，可使太阳能发电系统直接就近贴装在管线、球罐区域的配套设备工作地点附近，配合保护设备就近部署，可根据需要安装在两个中继站之间的任意弱保护区段，或按最佳距离分散安装在整个管线，从而简化保护系统的设计；

（2）本实用新型采用小型化、模块化的外加电源型阴极保护装置，采用化整为零的形式，将小功率保护设备分散安装在管线各区段，能够替代和补足大型的大功率设备；

（3）本实用新型采用锂电池储能技术，作为系统的储能装置，在日照条件下收集剩余太阳能发电，在太阳能发电不足提供额外的能源保障，且采用锂电池对高/低温度环境具有很好的适应性；

（4）本实用新型采用的薄膜柔性太阳能组件可直接贴装在管线、球罐等曲面表面，不需要额外的支架系统和地面空间，施工安装条件要求低；

（5）本实用新型采用的薄膜柔性太阳能组件采用质量极轻的乙烯-四氟乙烯共聚物等非金属材料封装，对原有管线、球罐、钢结构等安装载体无影响。

附图说明

图1是本实用新型的分布式阴极保护系统的安装示意图；

图2是本实用新型的分布式阴极保护系统的组成示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步阐述。

如图1所示，本实用新型的分布式阴极保护系统，主要包括柔性太阳能组件101，和恒电位阴极保护装置102。其中，柔性太阳能组件101可曲面贴装于屋顶、管线、储罐等被保护设备200的表面。利用柔性太阳能组件101的可曲面贴装的特性，实现在管线、球罐等结构表面贴装。

参见图2，本实用新型实施例中，分布式阴极保护系统的电路组成主要包括：柔性太阳能组件（PV1，PV2，……），以及与PV组件相连接的恒电位阴极保护装置（ICCPSYS）。柔性太阳能组件连接到恒电位阴极保护装置的输入端，恒电位阴极保护装置的输出端连接至目标金属表面或者接地。

如图2所示，本实施例中，恒电位阴极保护装置主要包括：太阳能调压电路，和恒电位发生电路。其中，太阳能调压电路，可将所述柔性太阳能组件产生的波动直流电调理为标准的12V/24V直流电；并可具有MPPT（Maximum Power Point Tracking，最大功率点跟踪）控制器功能，使其发电量最大化。恒电位发生电路，用于产生管线保护电压，持续输出恒电位电源。其中，恒电位阴极保护装置是外加电源式阴极保护装置的一种，通过对目标管线施加额外的微小能量的恒定电流，抵消金属管线的电化学腐蚀效果。

进一步地，恒电位阴极保护装置（ICCPSYS）还可以包括：储能装置、和电池充电电路，电池充电电路可对储能装置充电。

进一步地，本实用新型的太阳能调压电路可以直接为恒电位阴极保护装置提供直流输出，也可以利用电池充电电路将柔性光伏组件转化的电能给储能装置充电，从而在无光照条件下使用储能装置对阴极保护装置提供电流。传统的阴极保护装置用电为220V，由站区电网供给，或者由站内太阳能发电装置为阴极保护装置供电，但太阳能发电装置提供的总的能量变化是经过直流-交流-直流两次AC/DC变化的。而本实用新型中，由于采用太阳能能直接供电的形式，不存在AC/DC转化，此外还设计了MPPT最大功率跟踪功能，因此，整体能源使用效率优于传统集中式太阳能阴极保护装置15%以上。

传统的阴极保护装置，是采用集中保护设计，设备体积较大，常使用配电柜落地安装。该设备一般安装于管线沿线的加压站、监测站。从配电柜引出的线缆，一般是通过焊接、螺栓紧固的形式与管线连接。

而本实用新型的分布式阴极保护系统，采用小型化、模块化设计，整个恒电位阴极保护装置的功率范围为90~1800w。且整个恒电位阴极保护装置集成于一体化箱体内。优选地，恒电位极保护装置内部采用灌胶封装，提高了环境适用性，和性能稳定性。

结合图1和图2所示，本实用新型的分布式阴极保护系统是分散安装的，设备外形小巧，其中的恒电位阴极保护装置（ICCPSYS）下表面为导电面，与管线表面紧密贴合，可以通过金属圆箍方式绑定在管道或储罐表面，当然，也可以采用其他常见的或者已有的连接方式将恒电位阴极保护装置固定于被保护设备上。

通过将阴极保护装置模块化，有别于传统集中式保护设备，采用化整为零的形式将小功率保护设备分散安装在管线各区段，以替代和补足传统的大型大功率设备。小型化、模块化的恒电位阴极保护设计，能够实现分布式安装。

较佳地，本实用新型采用薄膜柔性太阳能发电组件，优选可弯曲的铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳能组件作为光伏转换材料，具有良好的发电效率；并且具有较宽的光伏响应范围，在清晨、傍晚、阴雨天等弱光照条件下仍可发电。

优选地，柔性太阳能组件采用采用乙烯-四氟乙烯共聚物（ETFE）等轻质非金属材料进行封装，在兼顾环境耐候性能的同时，具有更轻质、可弯曲的特点。

其中，薄膜柔性太阳能组件可根据用电设备要求进行串联或并联，通过光伏控制器最大功率跟踪技术（MPPT）的调节可为用电设备提供能源，并对电池进行充电。

优选地，储能装置采用锂电池储能技术，可以在日照条件下收集剩余太阳能发电，在太阳能发电不足提供额外的能源保障。因采用锂电池对高/低温度环境具有很好的适应性。

综上所述，本实用新型采用了一种模块化、小型化的阴极保护装置设计，并通过采用可弯曲的薄膜柔性太阳能组件，实现了分散式的部署形式，创新性地直接将太阳能发电子系统贴装在金属管线、球罐等金属曲面表面。薄膜柔性太阳能发电系统的曲面可安装特性提供了可直接贴装在管线表面的灵活安装方式，并解决了阴极保护装置的用电需求。从而可根据管线、球罐保护需求将模块化阴极保护装置分散安装在各区段，为目标区段的金属管线施加外加电流，抵消原有电化学腐蚀。

以上实施例仅用于对本实用新型进行具体说明，其并不对本实用新型的保护范围起到任何限定作用，本实用新型的保护范围由权利要求确定。根据本领域的公知技术和本实用新型所公开的技术方案，可以推导或联想出许多变型方案，所有这些变型方案，也应认为是本实用新型的保护范围。