专利名称：一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，属于新能源应用技术领域。
背景技术：
本项专利的发明人缪同春曾经在原石油工业部、江苏油田、南京炼油厂工作七年， 并到鲁宁输油管道考察过加热站和输油管道。邓小平同志曾经指出“江苏油田出产一吨原油，相当于新疆油田出产七吨原油。”这是因为江苏油田靠近上海、苏南经济发达地区，这些经济发达地区消耗石油多，从新疆油田运送石油到上海和南京的炼油厂，运输距离长，用运油车辆长途运送石油的能源消耗大，运输成本高。在输油管道中流通的原油的温度为50 58°C，大于输油管道周围的环境温度， 尤其是北方地区和南方地区的夜间，输油管道周围环境中的低温会降低输油管道管壁的壁温，进而降低在管道中流通的原油温度。当输油管道中的原油温度低于50°C时，原油的流速会逐渐降低，甚至停止流动。石油工人在漫长的输油管线的中间建有许多座相隔一定距离的加热站，用电加热装置对输油管道的外壁进行加热，通过提高壁温来增加管道内的原油温度。经过加热的原油向前流通，由于受到输油管道周围低于50°C的环境温度的影响，原油在流通的过程中会逐渐降温，到下一个加热站时，又需要加热增加原油温度，才能继续向前流动。实验发现输油管壁的温度与原油温度相差不大，石油中含有的蜡就不容易在输油管内壁上生成蜡沉积层。如果输油管内壁上的蜡沉积层厚了，就要减慢原油在输油管道中的流速。近五年来，中国已成为制造太阳能电池的大国，大量的太阳能电池除了出口，还需要广大内需，供应国内市场。照射在输油管道上的太阳光的能量一直没有得到很好的利用， 从来没有用于促进原油在输油管道内畅快流通。在输油管道的中途加热站里全部采用电加热装置对输油管道的管壁进行加热，其中的电加热装置全部依赖供电网中的电能来作为能源，煤电占据供电网中总电量81%的份额。燃煤发电的过程中会排放出大量的二氧化碳和二氧化硫，使用大量煤电供应电加热装置对输油管道加热，会加重环境污染，不利于节能减排。
发明内容本实用新型的目的在于克服上述不足之处，采用一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，用发电过程中不排放二氧化碳和二氧化硫的清洁能源太阳能光伏发电来逐步取代部分或全部煤电向加热装置供电来提高输油管道的壁温，在输油途中持续通过提高输油管道壁温来提升输油管道中的原油温度，使具有适合输油温度的原油在输油管道中顺畅流动，同时减少管道内壁上的蜡沉积层。阳光照射太阳能电池5产生直流电，直流电通过导电线7输入控制器8，从控制器8输出的直流电通过导电线7输入逆变器9，在逆变器9内直流电转换为交流电，从逆变器9输出的交流电输入电热增温套11，在电热增温套11内电能转换成热能。由于电热增温套11包裹在输油管道1的外表面上，通过接触传热的方式，将热量传给输油管道1的管壁，用于提升输油管道1的管壁的壁温，进一步可提高输油管道1内的原油温度。晴天，太阳能光伏发电的电流还可以通过导电线、控制器输入环形储能电池10储存电能；在夜间或阴雨天，从环形储能电池10输出的、通过控制器8、逆变器9输入电热增温套11的电流，可用于产热增温。为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的由输油管道1、输油管道支撑架3、加热站4、太阳能电池5、光伏固定装置6、导电线 7、控制器8、逆变器9、环形储能电池10、电热增温套11共同组成一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道；在输油管道1上安装光伏固定装置6，在光伏固定装置6的顶端安装太阳能电池 5 ；在输油管道1上的固定装置6的右侧、在输油管道1上依次安装环形储能电池10、控制器8、逆变器5、电热增温套11 ；在土丘2上的高顶部建造加热站4，输油管道1穿过加热站 4内的加热装置；太阳能电池5通过导电线7与控制器8连接，控制器8通过导电线7与逆变器9 连接，逆变器9通过导电线7与电热增温套11连接，控制器8通过导电线7与环形储能电池10连接；光伏固定装置6的下部、环形储能电池10和电热增温套都呈圆环形状，包裹在输油管道1的外表面上，太阳能电池5、导电线7、控制器8、逆变器9安装在输油管道1的上方。太阳能电池5是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或柔性非晶硅薄膜太阳能电池或柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池或柔性碲化镉薄膜太阳能电池。输油管道1是管壁厚度为200 750毫米的无缝钢管。电热增温套11是恒温电热增温套。环形储能电池10是超级电容锂离子电池。
图1为一种带单晶硅太阳能电池的太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道的结构示意图；图2为一种带柔性非晶硅薄膜太阳能电池的太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道的结构示意图。
具体实施方式
下面本实用新型将结合附图中的实施例作进一步描述在输送石油管道的两座加热站之间的输油管道上，按照一定的间隔距离安装带太阳能光伏发电的增加壁温装置。阳光照射安装在光伏固定装置上的太阳能电池产生直流电，直流电通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器转换成交流电，从逆变器输出的交流电输入电热增温套，在电热增温套内电能转换成热能，热能用于增加输油管壁的温度和输油管周围的环境温度，输油管道壁温的适度提升有利于保持输油管内的原油的适合输油温度，有利于减少输油管内壁上的蜡沉积物，确保开采石油所得的原油从油田的油井抽出来后，通过输油管道顺畅输往炼油厂。由输油管道1、输油管道支撑架3、加热站4、太阳能电池5、光伏固定装置6、导电线 7、控制器8、逆变器9、环形储能电池10、电热增温套11共同组成一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道；在输油管道1上安装光伏固定装置6，在光伏固定装置6的顶端安装太阳能电池 5 ；在输油管道1上的固定装置6的右侧、在输油管道1上依次安装环形储能电池10、控制器8、逆变器9、电热增温套11 ；在土丘2上的高顶部建造加热站4，输油管道1穿过加热站 4内的加热装置；太阳能电池5通过导电线7与控制器8连接，控制器8通过导电线7与逆变器9 连接，逆变器9通过导电线7与电热增温套11连接，控制器8通过导电线7与环形储能电池10连接；光伏固定装置6的下部、环形储能电池10和电热增温套都呈圆环形状，包裹在输油管道1的外表面上，太阳能电池5、导电线7、控制器8、逆变器9安装在输油管道1的上方。太阳能电池5是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或柔性非晶硅薄膜太阳能电池或柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池或柔性碲化镉薄膜太阳能电池。输油管道1是管壁厚度为200 750毫米的无缝钢管。电热增温套11是恒温电热增温套。环形储能电池10是超级电容锂离子电池。近十年来，由于科学技术的进步，太阳能电池5的光电转换效率显著提高，才使太阳能电池5的应用具有实际的意义。单晶硅太阳能电池的光电转换效率已经达到19-20%， 多晶硅太阳能电池的光电转换效率已经达到16-17%，北京奥运会的主场馆和上海世博会的中国馆的屋顶上铺满了太阳能电池组件，完全由太阳能光伏独立发电系统供电；美国军队的帐篷顶面上和部分美军的衣服表面上都缝上了柔软的薄膜太阳能电池，阳光照射到帐篷顶面和衣服表面上，柔性薄膜太阳能电池就能产生电流，供就地取电、用电。日本科学家采用新的技术路线，在实验室里已使太阳能电池的光电转换效率超过30%，中国不仅能大量生产单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池，也能制造柔性非晶硅薄膜太阳能电池和柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池，中国产的太阳能电池组件产品不仅用于出口到国际市场，还用于扩大内需，满足国内市场的供应。中国长距离输送原油的输油管道的起点是油田、终点是炼油厂，输送距离达到数百、数千公里，单管年输油量在数百万吨到数千万吨之间，如贯穿我们江苏的鲁宁输油管道总长1000公里，山东胜利油田和华北油田开采的石油，通过这条管道，可以直接送到南京油港，为了检测方便和保护农田，这条输油管道的大部分架设在地面上和河流上的高架上，阳光全年照射这条俯卧河北、山东、安徽、江苏四省的输油管道巨龙，在这条输油管道的中间建有许多座加热站和中间泵站，用于对输油管道中的原油进行中途加热、加压，促使原油在管道中顺利流通。在这些加热站的中间，完全可以在输油管道1上分段安装适合采用晶硅太阳能电池5的光伏固定装置6或适合采用薄膜太阳能电池5的光伏固定装置6，在这些分散的光伏固定装置6上分别安装晶硅太阳能电池5 (见图1)或薄膜太阳能电池5(见图2)，同时安装与晶硅太阳能电池5或薄膜太阳能电池5相配套的导电线7、控制器8、逆变器9、环形储能电池10、电热增温套11，使千里输油管道1上安装的数万、数十万个太阳能独立发电系统在输油管道1上接受阳光的照射，并将光能转换成电能、接着再转换成热能，分段提高输油管道1的管壁温度，进而增加输油管道1内的原油温度，减少管道内壁上附着的蜡沉积物，全程分段促进输油管道1内的原油从油田顺利流到炼油厂。一种带太阳能光伏发电增加壁温的装置，是用清洁能源来提高输送石油管道的管壁温度和输油管道内的原油温度。过去，一直依赖由供电网提供的电能来给输油管道内的原油加热，我国燃煤火力发电量占总发电量的81%，燃烧煤炭发电要向空气中排放大量的二氧化碳和二氧化硫，为了增加原油温度、使原油在输油管道内能顺畅流通而耗用大量的煤电，增加了向空气中二氧化碳和二氧化硫的排放量，是不利于节能减排的。在输送石油管道上大量推广使用一种带太阳能光伏发电增加壁温的装置，可以大量减少向空气中排放二氧化碳和二氧化硫的数量，有利于保护输油管道1周围的城乡环境。本项专利的发明人缪同春五年前在上海参观大型光伏展览会时，在会上看到美国一家光伏企业生产的柔性薄膜太阳能电池，其厚度仅有三毫米，其衬底材料可以卷曲，2010 年中国已有制造柔性薄膜太阳能电池的企业投产，这种柔性的薄膜太阳能电池完全适合包裹在输送石油管道的朝阳表面上，接受阳光的照射，用于将光能转换为电能，向一种带太阳能光伏发电增加壁温的装置供电，用于增加输油管道内的原油温度。由于科学技术的迅猛发展，此类柔性薄膜太阳能电池的光电转换效率在不断提高之中，发电价格在不断下降，所以，将太阳能光伏发电技术应用到输送石油管道上是切实可行的创举。现举出实施例如下实施例一在管壁厚度为350毫米的输送石油管道的两座加热站之间的输油管道上，按照一定的间隔距离安装带单晶硅太阳能电池进行光伏发电增加壁温的装置。阳光照射安装在光伏固定装置上的单晶硅太阳能电池电池产生直流电，直流电通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器转换成交流电，从逆变器输出的交流电输入普通恒温电热增温套，在普通恒温电热增温套内电能转换成热能，热能用于增加输油管壁的温度和输油管周围的环境温度，管壁厚度为350毫米的输油管道壁温的适度提升、有利于保持输油管道内的原油的适合输油的温度，有利于减少输油管内壁上的蜡沉积物，确保开采石油所得的原油从油田的油井抽出来后，通过输油管道顺畅输往炼油厂。实施例二 在管壁厚度为450毫米的输送石油管道的两座加热站之间的输油管道上，按照一定的间隔距离安装带铜铟镓硒薄膜太阳能电池进行光伏发电增加壁温的装置。阳光照射安装在光伏固定装置上的铜铟镓硒薄膜太阳能电池产生直流电，直流电通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器转换成交流电，从逆变器输出的交流电输入普通恒温电热增温套，在普通恒温电热增温套内电能转换成热能，热能用于增加输油管壁的温度和输油管周围的环境温度，管壁厚度为450毫米的输油管道壁温的适度提升、有利于保持输油管道内的原油的适合输油的温度，有利于减少输油管内壁上的蜡沉积物，确保开采石油所得的原油从油田的油井抽出来后，通过输油管道顺畅输往炼油厂。
权利要求1.一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，其特征是，由输油管道(1)、 输油管道支撑架(3)、加热站0)、太阳能电池(5)、光伏固定装置(6)、导电线(7)、控制器 (8)、逆变器(9)、环形储能电池(10)、电热增温套(11)共同组成一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道；在输油管道(1)上安装光伏固定装置(6)，在光伏固定装置(6)的顶端安装太阳能电池 (5)；在输油管道(1)上的固定装置(6)的右侧、在输油管道(1)上依次安装环形储能电池 (10)、控制器(8)、逆变器(9)、电热增温套(11)；输油管道(1)穿过加热站(4)内的加热装置；太阳能电池(5)通过导电线(7)与控制器⑶连接，控制器⑶通过导电线(7)与逆变器(9)连接，逆变器(9)通过导电线(7)与电热增温套(11)连接，控制器⑶通过导电线(7)与环形储能电池(10)连接；光伏固定装置(6)的下部、环形储能电池(10)和电热增温套都呈圆环形状，包裹在输油管道(1)的外表面上，太阳能电池(5)、导电线(7)、控制器(8)、逆变器(9)安装在输油管道⑴的上方。
2.根据权利要求1所述的一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，其特征是，所述的太阳能电池(5)是单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池或柔性非晶硅薄膜太阳能电池或柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池或柔性碲化镉薄膜太阳能电池。
3.根据权利要求1所述的一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，其特征是，所述的输油管道(1)是管壁厚度为200 750毫米的无缝钢管。
4.根据权利要求1所述的一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，其特征是，所述的电热增温套(11)是恒温电热增温套。
5.根据权利要求1所述的一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，其特征是，所述的环形储能电池(10)是超级电容锂离子电池。
专利摘要本实用新型涉及一种带太阳能光伏发电增加壁温装置的输送石油管道，属于新能源应用技术领域。在输送石油管道的两座加热站之间的输油管道上，按照一定的间隔距离安装带太阳能光伏发电的增加壁温装置。阳光照射安装在光伏固定装置上的太阳能电池产生直流电，直流电通过导电线输入控制器进行调整、接着输入逆变器转换成交流电，从逆变器输出的交流电输入电热增温套，在电热增温套内电能转换成热能，热能用于增加输油管壁的温度和输油管周围的环境温度，输油管道壁温的适度提升有利于保持输油管内的原油的适合输油温度，有利于减少输油管内壁上的蜡沉积物，确保开采石油所得的原油从油田的油井抽出来后，通过输油管道顺畅输往炼油厂。
文档编号H02N6/00GK202302540SQ20112038971
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月12日 优先权日2011年10月12日
发明者缪同春 申请人:无锡同春新能源科技有限公司