专利名称：一种趸船复合清洁能源分布式供电系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种趸船的供电系统，特别是一种利用风能、太阳能和水流能互补发电的综合供电系统。
技术背景航运业是高能源消耗产业之一。随着石油资源的枯竭和环保要求的不断提高，绿色航运已成为航运发展的方向，其中清洁能源的利用最具有革新性和代表性。充分利用风能、太阳能以及水流能等零污染或可再生能源，为船上或船码头设施提供相对独立的能量来源，对实现航运业的节能减排具有重要意义。从水路运输来看，我国内河运输在能耗方面与发达国家确有较大的差距，因此研究内河航运的节能减排措施已势在必行。据不完全统计，长江海事辖区主要港口 27个，拥有码头3244座，因此，在这些码头的趸船上开展新能源的利用具有重要的经济效益和社会效益。风能发电和太阳能光伏发电虽然已获大量研究，并在陆上获得大量应用，但在船舶这一特殊载体和水运这一特定环境下如何应用，国内外研究还很欠缺，涉及到诸如结合船舶特点的风机和太阳能光伏系统的设计、布置优化、系统稳定性和电网匹配等一系列问题。水流能研究相对更少，国内还处于起步阶段。而且，风能、太阳能、水流能的复合利用还很欠缺，三者发电的并网关键技术还有待重点研究
实用新型内容
本实用新型目的在于解决锚地趸船供电难的问题，扩大综合利用清洁能源的渠道，以太阳能、风能和水流能互补的发电方式，为趸船提供一种复合清洁能源分布式供电系统。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，包括风能供电单元、太阳能供电单元、水流能供电单元和控制台；所述的风能供电单元主要由风轮、传动系统、风能发电机、尾翼和塔架组成，风轮通过传动系统带动风能发电机转动发电、风轮安装在塔架上，其塔架布置在趸船顶棚的四周；所述的太阳能供电单元主要由太阳能电池阵列通过电线与充电控制器、 逆变器和前蓄电池组相连组成，其太阳能电池阵列布置在趸船顶棚的中间区域；所述的水流能供电单元主要由水轮机、齿轮箱、发电机、防护网和后蓄电池组组成，水轮机通过齿轮箱与发电机相连，其中防护网安置于趸船的水流方向的上游，水轮机置于趸船底部的中间位置，发电机通过电缆与后蓄电池组和控制台相连，风能发电机通过电缆与后蓄电池组和控制台相连，太阳能电池阵列通过电缆与前蓄电池组和控制台相连，控制台与趸船用电负载电线相连。本实用新型所述的风轮为三叶片式风轮，风轮的放置方向和叶片与转轴连接点在转轴圆周面上的切线互相垂直。本实用新型所述的风轮通过传动系统带动风轮发电机转动，风轮的旋转平面与风向垂直，旋转轴和地面平行，风轮在塔架的前面迎风旋转，依靠尾翼调整迎风面。本实用新型所述太阳能电池阵列均勻布置于顶棚中间区域，太阳能电池阵列倾斜安装，保证正午的太阳能够垂直照射，且与趸船顶棚的夹角大于10°。本实用新型所述水轮机横截面形状为S型。通过齿轮箱来驱动发动机进行发电。本实用新型所述的防护网的网面呈内凹圆弧形，顺着水流方向具有向上坡度。本实用新型所述的风能供电单元、太阳能供电单元、水流能供电单元统，有各自的整流器，各自的整流器与公用的逆变器电线相连，逆变器与交流负载电线相连，在直流环节并联储能装置。将多余的电能存入储能装置。本实用新型所达到的有益效果1.本实用新型所提供的供电系统，将风能、太阳能和水流能合理地结合在一起，利用当地风能、太阳能和水流能资源的互补性，相比于独立运行的发电系统，本实用新型具有更高的可靠性。2.本实用新型结构简单，节能环保。锚地趸船传统的供电方式为柴油机带动发电机发电，产生的噪音影响到工作人员的正常工作，同时柴油机产生的废气对该区域的空气产生一定的污染，运用本复合清洁能源供电系统可以减少噪声与废气对环境的污染。3.本实用新型采用上风向风力发电模式，上风向风力发电减少了塔架对风力的影响提高了风能的利用率。运用尾翼来调整风轮的方向，尾翼机构简单，且调整过程为随动调整，在减少制造与安装成本的同时增加了对风能的利用。叶轮高速旋转对传动机构要求低， 风能利用系数较高。可在塔架上安装霓虹灯作为亮化设施，相对于传统的亮化设施而言，降低了购买和安装成本，实用节能。4.本实用新型采用顶棚中间布置太阳能电池板，四周布置风能发电装置的对称布置形式，降低了塔架和太阳能电池板之间的相互干扰，同时也减少了对趸船稳性的影响。太阳能电池板倾斜布置，便于雨水的快速滑落，从而保持电池板表面的清洁。5.本实用新型利用水流能为趸船供电，水轮机采用“S”型，流线型的结构可减少水中杂草和漂浮物对水轮机的影响，此外，为产生相同的电量，“S”型的水轮机相对于传统螺旋桨式水轮机所需的直径更小，使得“S”型水轮机在水位较浅的地方也可正常运行。水流能发电具有全天候性，效率可达80% 90%，发电装置安装于水下，既无视觉污染又无噪音污染。
图1为本实用新型的整体结构示意图图2为本实用新型的复合能源互补供电系统结构示意图图3为本实用新型的俯视结构示意图图中1-船体，2-顶棚，3工作室，4-风能发电机组，5-太阳能电池阵列，6a_前蓄电池组，乩-后蓄电池组，7控制台，8a-水轮机，汕-齿轮箱，8c-发电机，9-防护网。
具体实施方式
本趸船复合清洁能源分布式供电系统结构，如附图1、图2和图3所示，由风能发电单元、太阳能发电单元、水流能发电单元和控制台组成；所述的风能供电单元主要由风轮、传动系统、风能发电机、尾翼和塔架组成，风轮通过传动系统带动风能发电机转动发电、风轮安装在塔架上，其塔架布置在趸船顶棚的四周；所述的太阳能供电单元主要由太阳能电池阵列5通过电线与充电控制器、逆变器和前蓄电池组6a相连组成，其太阳能电池阵列布置在趸船顶棚的中间区域；所述的水流能供电单元主要由水轮机8a、齿轮箱Sb、发电机Sc、 防护网9和后蓄电池组6b组成。在船体1的底部安装有水轮机8a和齿轮箱8b，浸在水中，在船体1的底舱中部设有水轮机8a和发电机8c，底舱前后部分别设有前蓄电池组6a和后蓄电池组6b，船体1的头部(水流方向的上游)安装有防护网9，在工作室3中设有控制台7，顶棚2设有风能发电机组4和太阳能电池阵列5，水轮机8a通过齿轮箱8b与发电机8c相连，发电机8c通过电缆与后蓄电池组6b和控制台7相连，风能发电机通过电缆与后蓄电池组6b和控制台7 相连，太阳能电池阵列5通过电缆与前蓄电池组6a和控制台7相连。本实用新型在使用时，在控制台7的控制下，风能发电机组4和发电机8c产生的电能向后蓄电池组6b进行充电，当后蓄电池组6b充电完成后，多余电能直接向负载进行供电，太阳能电池阵列5产生的电能向前蓄电池组6a进行充电，当前蓄电池组6a充电完成后，多余电能直接向负载进行供电，当发电装置无力直接给负载提供电能时，由前蓄电池组 6a和后蓄电池组6b进行供电。
权利要求1.一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，其特征在于，包括风能供电单元、太阳能供电单元、水流能供电单元和控制台(7)；所述的风能供电单元主要由风轮、传动系统、风能发电机、尾翼和塔架组成，风轮通过传动系统带动风能发电机转动发电、风轮安装在塔架上，其塔架布置在趸船顶棚( 的四周；所述的太阳能供电单元主要由太阳能电池阵列(5) 通过电线与充电控制器、逆变器和前蓄电池组(6a)相连组成，其太阳能电池阵列(5)布置在趸船顶棚⑵的中间区域；所述的水流能供电单元主要由水轮机(8a)、齿轮箱(8b)、发电机(8c)、防护网(9)和后蓄电池组(6b)组成，水轮机(8a)通过齿轮箱(8b)与发电机(8c) 相连，其中防护网(9)安置于趸船的水流方向的上游，水轮机(8a)置于趸船底部的中间位置；上述的发电机(8c)通过电缆与后蓄电池组(6b)和控制台(7)相连，风能发电机通过电缆与后蓄电池组(6b)和控制台(7)相连，太阳能电池阵列(5)通过电缆与前蓄电池组(6a) 和控制台(7)相连，控制台(7)与趸船用电负载电线相连。
2.根据权利要求1所述的一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，其特征在于所述的风轮为三叶片式风轮，风轮的放置方向和叶片与转轴连接点在转轴圆周面上的切线互相垂直。
3.根据权利要求1所述的一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，其特征在于所述的风轮通过传动系统带动风轮发电机转动，风轮的旋转平面与风向垂直，旋转轴和地面平行，风轮在塔架的前面迎风旋转，依靠尾翼调整迎风面。
4.根据权利要求1所述的一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，其特征在于所述太阳能电池阵列(5)均勻布置于顶棚(2)中间区域，太阳能电池阵列(5)倾斜安装，保证正午的太阳能够垂直照射，且与趸船顶棚O)的夹角大于10°。
5.根据权利要求1所述的一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，其特征在于所述水轮机(8a)横截面形状为S型。
6.根据权利要求1所述的一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，其特征在于所述的防护网(9)的网面呈内凹圆弧形，顺着水流方向具有向上坡度。
7.根据权利要求1所述的一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，其特征在于，所述的风能供电单元、太阳能供电单元、水流能供电单元统，有各自的整流器，各自的整流器与公用的逆变器电线相连，逆变器与交流负载电线相连，在直流环节并联储能装置。
专利摘要一种趸船复合清洁能源分布式供电系统，包括风能供电单元、太阳能供电单元、水流能供电单元和控制台，其风能供电单元主要由风轮、传动系统、发电机、尾翼和塔架组成；太阳能供电单元主要由太阳能电池阵列、充电控制器和逆变器组成；水流能供电单元主要由水轮机、齿轮箱和发电机组成。塔架布置在趸船顶棚的四周，太阳能电池阵列布置在顶棚的中间区域，水轮机置于趸船底部的中间位置；蓄电池组及控制装置安装在趸船内。上述发电机通过电缆与后蓄电池组和控制台相连，风能发电机通过电缆与后蓄电池组和控制台相连，太阳能电池阵列通过电缆与前蓄电池组和控制台相连，控制台与趸船用电负载电线相连。该系统综合运用风能、太阳能和水流能，经济实用。
文档编号F03B13/00GK202300863SQ20112042992
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者卢俊, 孙玉伟, 徐立, 王国刚, 祝先标, 袁成清 申请人:武汉理工大学