一种小型海上太阳能发电装置的制作方法

本发明属于太阳能和潮汐能综合发电领域，具体涉及一种小型海上太阳能发电装置。

背景技术：

大型太阳能发电场一般都会设置在西北地广人稀的地方，但是由于输电成本的高昂，西北部的新能源电（包括风力发电）比较不容易输向东南经济发达地区，而恰恰用电大户都是东南沿海地区，这就造成了新能源电场建造的瓶颈。而东南沿海地区靠近太平洋，随着海上风电技术的发展，海上风电场也在从论证和实验阶段向大规模阶段发展。而海上太阳能发电装置目前研究的相对较少一些，其主要技术和经济障碍在于海底基座的建造。由于太阳能发电不像风力发电那样单位面积的高效，因此海底基座的建造就成为其主要的成本。当然，现在也有一些技术将太阳能发电装置采用漂浮的方式设置于海面上，但是其一般都是将整个大型太阳能板发电群集合在一起进行漂浮来对抗倾倒等现象的发生。但是海上除了季风，还有海浪，尤其是深海，如果将整个太阳能板发电群固定在一起进行漂浮的话，由于整体面积较大，不可能随着海浪而进行适应性弯曲，海浪非常容易对其中部件进行损坏。并且这样整体的建造，如果其中部分部件损坏，维修也是非常大成本的。

技术实现要素：

本发明的提出一种小型海上太阳能发电装置。

通过如下技术手段实现：

一种小型海上太阳能发电装置，包括太阳能发电系统、支撑系统、平衡漂浮系统和潮汐能发电系统。

所述太阳能发电系统包括太阳能板和蓄电池组件，所述蓄电池组件包括蓄电池组和太阳能充放电控制器。

所述支撑系统包括横架、横向支撑架和斜向支撑架，所述斜向支撑架为多个，下端与所述横架固定连接，顶端与太阳能板固接，中部通过多个横向支撑架进行加固；所述横架为多个，多个所述横架中心位置相互固接并在该中心位置与所述斜向支撑架固接，所述蓄电池组件设置在所述斜向支撑架与横架固定连接的部位；在所述斜向支撑架和所述横架内部均为中空设置，在中空部位均通有高强度电缆，所述斜向支撑架内部的高强度电缆用于电连接太阳能板和太阳能充放电控制器，所述横架内部的高强度电缆在每个所述横架终端突出形成电连接管线，用于与相邻的小型海上太阳能发电装置电连接。

在横架与所述斜向支撑架固定连接的部位设置有一根或多根海底连接缆，将横架与海底固定位置连接。

所述平衡漂浮系统包括从中心部位依序设置在横架上的水循环箱、空气循环箱、第一气囊以及第二气囊；在水循环箱和第一气囊之间通过第一水通道连通，在水循环箱和第二气囊之间通过第二水通道连通，所述水循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行海水的通入和抽取；在空气循环箱和第一气囊之间通过第一气管连通，在空气循环箱和第二气囊之间通过第二气管连通，所述空气循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行空气的通入和抽取；在所述第一气囊和第二气囊的远离横架中心位置方向的中间部位设置有第二压力传感器，在所述第一气囊和第二气囊的底部且远离横架中心位置方向的一端设置有第一压力传感器。

所述水循环箱内设置有水控制器和水泵，所述水控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对水泵进行控制，所述空气循环箱内设置有空气控制器和气泵，所述空气控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对气泵进行控制。

所述潮汐能发电系统包括多个潮汐能发电部件，多个潮汐能发电部件分别设置于水循环箱的外侧、空气循环箱的外侧以及横架靠近终端的外置；所述潮汐能发电部件包括固定设置的潮汐能发电盒以及一端设置在潮汐能发电盒内另一端悬空的潮汐能发电叶片。

作为优选，所述水控制器内部设定有第一压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据低于该第一压力最低阈值时，所述水控制器即启动水泵向相应的气囊中进行注水操作，同时空气控制器控制气泵将相应气囊中的空气进行抽取；所述空气控制器内部设定第二压力最高阈值，当第二压力传感器传送来的压力数据高于该第二压力最高阈值时，所述空气控制器即启动气泵向相应的气囊中进行空气注入操作，同时水控制器控制水泵将相应气囊中的海水进行抽取。

作为优选，所述水控制器内部还设定有第一压力最高阈值，所述空气控制器内部还设定有第二压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据高于第一压力最高阈值且第二压力传感器传送来的压力数据低于第二压力最低阈值时，则空气控制器启动气泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行空气注入操作，同时水控制器启动水泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行海水抽取操作。

作为优选，所述第一气管和所述第二气管分别与第一气囊和第二气囊的顶部连通。

作为优选，所述第一水通道和所述第二水通道分别设置于第一气囊和第二气囊的底部相连通。

作为优选，所述水控制箱还包括将所述水泵与外部海水连接的水管。

作为优选，所述太阳能板为弧形太阳能板，底部与所述斜向支撑架顶端固接，并通过斜向支撑架内部的高强度电缆与所述太阳能充放电控制器电连接。

作为优选，所述太阳能板为平板太阳能板，整体为正方形板，边长为所述横架长度的80%，底部与所述斜向支撑架顶端固接，并通过斜向支撑架内部的高强度电缆与所述太阳能充放电控制器电连接。

作为优选，所述横架为2个，相邻的小型海上太阳能发电装置通过每个所述横架终端的电连接管线相互连接（既电连接，同时也通过电连接管线外部的防水外壳物理连接）。

作为优选，所述横架和斜向支撑架、横向支撑架均为高强度抗海水腐蚀不锈钢材质。

本发明的效果在于：

1，本发明通过单个漂浮、同时每个单体都和其他单体实现软连接的设置方式（通过电连接管线进行单体之间相互连接），实现了既能将整个太阳能发电群之间进行电连接，同时在海浪经过的时候，每个单体都能随着海浪运动而不至于与海浪进行硬对抗，从而造成整体设备的损坏。

由于本发明每个海上太阳能发电装置都设置了对称的横架以及在横架上设置的多个气囊、在气囊特定位置设置了压力传感器，以及设置了气囊的水、气流通部件。当远端中部的压力传感器压力达到一定阈值，就说明整个装置向该方向倾斜达到一定程度，那么这个时候就向该气囊进行充气去水操作，提升该方向的浮力，而当底端的压力传感器感受到压力值低于某个设定的压力阈值的时候，说明该气囊已经快突出水面向上倾斜了，那么这个时候进行充水去气操作，加重该方向的重量。从而当海上大风出现的时候，单个本发明的装置不会发生倾倒或倾斜过大的情况，从而也不会发生整个发电群急速转向的现象。由于各个压力传感器是设置了具体的阈值的，因此如果不是大风，而仅仅是一部分海浪的发生，则不会触发具体控制装置来破坏各个气囊平衡的。当风平浪静的时候，通过两类压力传感器的判断，将所有气囊均实现了单一的空气充入的设置方式（气体充入并不会将气囊充气量达到极值）。

2，由于在海上，除了季风的影响，还受到海浪的影响，而本发明在每个装置的合适位置都设置了潮汐能发电装置。虽然潮汐能发电装置都是现有已知的装置，但是将其与本发明特定结构特定位置的结合能够达到超出简单组合的技术效果。本发明设置潮汐能发电装置不但能够在太阳能发电装置中增加了发电的电量，同时最主要的目的是由于潮汐能发电装置将海浪的势能转化为了电能，从而即将海浪的上下浮动实现了降低，从而可以极大的将该发电区域的海浪上下浮动的幅度进行缩减，从而也大大降低了海浪对本发明装置整体上下晃动带来的不良影响，真正的最大限度的实现了变害为利。

3，由于本发明是小型单体软性对抗摇摆，整体发电群软性连接的方式进行设置。每个单体都相对来说比较小（小型海上太阳能发电装置，每个横架的长度一般只需设置为5~10m即可），但是可以实现群的整体规模的巨大。这样设置可以实现维修简单（只需对需要维修的单体进行置换即可），选址受限条件小（可以实现相对的远海选址）等一系列技术效果。

附图说明

图1为本发明一种实施方式小型海上太阳能发电装置正视的结构示意图。

图2为一种实施方式的两个相邻的小型海上太阳能发电装置俯视的结构示意图。

其中：1-太阳能板，11-横向支撑架，12-斜向支撑架，13-蓄电池组部件，2-横架，21-水循环箱，211-水泵，212-水管，22-空气循环箱，23-海底连接缆，24-电连接管线，25-潮汐能发电部件，251-潮汐能发电叶片，252-潮汐能发电盒，31-第一气囊，32-第二气囊，33-第一气管，34-第二气管，35-第一水通道，36-第二水通道，37-第一压力传感器，38-第二压力传感器。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示：

一种小型海上太阳能发电装置，包括太阳能发电系统、支撑系统、平衡漂浮系统和潮汐能发电系统。

所述太阳能发电系统包括太阳能板和蓄电池组件，所述蓄电池组件包括蓄电池组和太阳能充放电控制器。

所述支撑系统包括横架、横向支撑架和斜向支撑架，所述斜向支撑架为多个，下端与所述横架固定连接，顶端与太阳能板固接，中部通过多个横向支撑架进行加固；所述横架为2个，相互交叉形成四个边，2个所述横架中心位置相互固接并在该中心位置与所述斜向支撑架固接，所述蓄电池组件设置在所述斜向支撑架与横架固定连接的部位；在所述斜向支撑架和所述横架内部均为中空设置，在中空部位均通有高强度电缆，所述斜向支撑架内部的高强度电缆用于电连接太阳能板和太阳能充放电控制器，所述横架内部的高强度电缆在每个所述横架的两个终端突出形成电连接管线，用于与相邻的小型海上太阳能发电装置电连接。

在横架与所述斜向支撑架固定连接的部位设置有2根海底连接缆，将横架与海底固定位置连接。

所述平衡漂浮系统包括从中心部位依序设置在横架上的水循环箱、空气循环箱、第一气囊以及第二气囊；在水循环箱和第一气囊之间通过第一水通道连通，在水循环箱和第二气囊之间通过第二水通道连通，所述水循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行海水的通入和抽取；在空气循环箱和第一气囊之间通过第一气管连通，在空气循环箱和第二气囊之间通过第二气管连通，所述空气循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行空气的通入和抽取；在所述第一气囊和第二气囊的远离横架中心位置方向的中间部位设置有第二压力传感器，在所述第一气囊和第二气囊的底部且远离横架中心位置方向的一端设置有第一压力传感器。

所述水循环箱内设置有水控制器和水泵，所述水控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对水泵进行控制，所述空气循环箱内设置有空气控制器和气泵，所述空气控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对气泵进行控制。

所述潮汐能发电系统包括多个潮汐能发电部件，多个潮汐能发电部件分别设置于水循环箱的外侧、空气循环箱的外侧以及横架靠近终端的外置；所述潮汐能发电部件包括固定设置的潮汐能发电盒以及一端设置在潮汐能发电盒内另一端悬空的潮汐能发电叶片。

利用潮汐能发电叶片与海浪接触后随着海浪上下移动而带动潮汐能发电盒内部的齿轮转动继而带动内部小型发电机实现发电操作。

所述潮汐能发电盒与所述所述蓄电池组件电连接。

所述水控制器内部设定有第一压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据低于该第一压力最低阈值时，所述水控制器即启动水泵向相应的气囊中进行注水操作，同时空气控制器控制气泵将相应气囊中的空气进行抽取。

所述空气控制器内部设定第二压力最高阈值，当第二压力传感器传送来的压力数据高于该第二压力最高阈值时，所述空气控制器即启动气泵向相应的气囊中进行空气注入操作，同时水控制器控制水泵将相应气囊中的海水进行抽取。

所述水控制器内部还设定有第一压力最高阈值，所述空气控制器内部还设定有第二压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据高于第一压力最高阈值且第二压力传感器传送来的压力数据低于第二压力最低阈值时，则空气控制器启动气泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行空气注入操作，同时水控制器启动水泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行海水抽取操作。

所述第一气管和所述第二气管分别与第一气囊和第二气囊的顶部连通。

所述第一水通道和所述第二水通道分别设置于第一气囊和第二气囊的底部相连通。

所述水控制箱还包括将所述水泵与外部海水连接的水管。

所述太阳能板为弧形太阳能板，弧形太阳能板的俯视等效直径为横架长度的1/3，底部与所述斜向支撑架顶端固接，并通过斜向支撑架内部的高强度电缆与所述太阳能充放电控制器电连接。

所述横架和斜向支撑架、横向支撑架均为高强度抗海水腐蚀不锈钢材质（市购抗拉强度为900mpa以上的铁素体）。

对比例1

本对比例没有设置水循环箱和空气循环箱，其它设置方式与实施例1相同。经过50小时等比例缩小模型模拟性海上实验后，发生了2次装置群整体转向且边部单体倾倒的现象，而实施例1没有发生1次。

实施例2

一种小型海上太阳能发电装置，包括太阳能发电系统、支撑系统、平衡漂浮系统和潮汐能发电系统。

所述太阳能发电系统包括太阳能板和蓄电池组件，所述蓄电池组件包括蓄电池组和太阳能充放电控制器。

所述支撑系统包括横架、横向支撑架和斜向支撑架，所述斜向支撑架为多个，下端与所述横架固定连接，顶端与太阳能板固接，中部通过多个横向支撑架进行加固。

所述横架为3个，3个所述横架中心位置相互固接并在该中心位置与所述斜向支撑架固接，所述蓄电池组件设置在所述斜向支撑架与横架固定连接的部位。

在所述斜向支撑架和所述横架内部均为中空设置，在中空部位均通有高强度电缆，所述斜向支撑架内部的高强度电缆用于电连接太阳能板和太阳能充放电控制器，所述横架内部的高强度电缆在每个所述横架终端突出形成电连接管线，形成6个端点，其中3个用于与相邻的小型海上太阳能发电装置电连接，另外3个闭合。

在横架与所述斜向支撑架固定连接的部位设置有一根海底连接缆，将横架与海底固定位置连接。

所述平衡漂浮系统包括从中心部位依序设置在横架上的水循环箱、空气循环箱、第一气囊以及第二气囊。

在水循环箱和第一气囊之间通过第一水通道连通，在水循环箱和第二气囊之间通过第二水通道连通，所述水循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行海水的通入和抽取。

在空气循环箱和第一气囊之间通过第一气管连通，在空气循环箱和第二气囊之间通过第二气管连通，所述空气循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行空气的通入和抽取。

在所述第一气囊和第二气囊的远离横架中心位置方向的中间部位设置有第二压力传感器，在所述第一气囊和第二气囊的底部且远离横架中心位置方向的一端设置有第一压力传感器。

所述水循环箱内设置有水控制器和水泵，所述水控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对水泵进行控制，所述空气循环箱内设置有空气控制器和气泵，所述空气控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对气泵进行控制。

所述潮汐能发电系统包括多个潮汐能发电部件，多个潮汐能发电部件分别设置于水循环箱的外侧、空气循环箱的外侧以及横架靠近终端的外置；所述潮汐能发电部件包括固定设置的潮汐能发电盒以及一端设置在潮汐能发电盒内另一端悬空的潮汐能发电叶片。

所述水控制器内部设定有第一压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据低于该第一压力最低阈值时，所述水控制器即启动水泵向相应的气囊中进行注水操作，同时空气控制器控制气泵将相应气囊中的空气进行抽取；所述空气控制器内部设定第二压力最高阈值，当第二压力传感器传送来的压力数据高于该第二压力最高阈值时，所述空气控制器即启动气泵向相应的气囊中进行空气注入操作，同时水控制器控制水泵将相应气囊中的海水进行抽取。

所述水控制器内部还设定有第一压力最高阈值，所述空气控制器内部还设定有第二压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据高于第一压力最高阈值且第二压力传感器传送来的压力数据低于第二压力最低阈值时，则空气控制器启动气泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行空气注入操作，同时水控制器启动水泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行海水抽取操作。

所述第一气管和所述第二气管分别与第一气囊和第二气囊的顶部连通。

所述第一水通道和所述第二水通道分别设置于第一气囊和第二气囊的底部相连通。

所述水控制箱还包括将所述水泵与外部海水连接的水管。

所述太阳能板为平板太阳能板，整体为正方形板，边长为所述横架长度的80%，底部与所述斜向支撑架顶端固接，并通过斜向支撑架内部的高强度电缆与所述太阳能充放电控制器电连接。

本实施例与实施例1相比优点在于平衡性和抗风性能更加优越，但是集群设置的时候由于管线走线方式相对复杂，会产生部分管线不连通的缺陷。

对比例2

本对比例没有设置潮汐能发电装置，其它设置方式与实施例2相同。经过50小时等比例缩小模型模拟性海上实验后，发电量比实施例2低0.08%，且边部单体发生2次倾倒现象，而实施例2没有发生该类事件。

实施例3

一种小型海上太阳能发电装置，包括太阳能发电系统、支撑系统、平衡漂浮系统和潮汐能发电系统。

所述太阳能发电系统包括太阳能板和蓄电池组件，所述蓄电池组件包括蓄电池组和太阳能充放电控制器。

所述支撑系统包括横架、横向支撑架和斜向支撑架，所述斜向支撑架为多个，下端与所述横架固定连接，顶端与太阳能板固接，中部通过多个横向支撑架进行加固。

所述横架为2个，2个所述横架中心位置相互固接并在该中心位置与所述斜向支撑架固接，所述蓄电池组件设置在所述斜向支撑架与横架固定连接的部位。

在所述斜向支撑架和所述横架内部均为中空设置，在中空部位均通有高强度电缆，所述斜向支撑架内部的高强度电缆用于电连接太阳能板和太阳能充放电控制器，所述横架内部的高强度电缆在每个所述横架终端突出形成电连接管线，用于与相邻的小型海上太阳能发电装置电连接。

在横架与所述斜向支撑架固定连接的部位设置有一根或多根海底连接缆，将横架与海底固定位置连接。

所述平衡漂浮系统包括从中心部位依序设置在横架上的水循环箱、空气循环箱、第一气囊以及第二气囊；在水循环箱和第一气囊之间通过第一水通道连通，在水循环箱和第二气囊之间通过第二水通道连通，所述水循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行海水的通入和抽取；在空气循环箱和第一气囊之间通过第一气管连通，在空气循环箱和第二气囊之间通过第二气管连通，所述空气循环箱用于控制向所述第一气囊和第二气囊进行空气的通入和抽取。

在所述第一气囊和第二气囊的远离横架中心位置方向的中间部位设置有第二压力传感器，在所述第一气囊和第二气囊的底部且远离横架中心位置方向的一端设置有第一压力传感器。

所述水循环箱内设置有水控制器和水泵，所述水控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对水泵进行控制，所述空气循环箱内设置有空气控制器和气泵，所述空气控制器用于接收第一压力传感器和第二压力传感器的数据并对气泵进行控制。

所述潮汐能发电系统包括多个潮汐能发电部件，多个潮汐能发电部件分别设置于水循环箱的外侧、空气循环箱的外侧以及横架靠近终端的外置；所述潮汐能发电部件包括固定设置的潮汐能发电盒以及一端设置在潮汐能发电盒内另一端悬空的潮汐能发电叶片。

所述潮汐能发电盒与所述所述蓄电池组件电连接。

所述水控制器内部设定有第一压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据低于该第一压力最低阈值时，所述水控制器即启动水泵向相应的气囊中进行注水操作，同时空气控制器控制气泵将相应气囊中的空气进行抽取。

所述空气控制器内部设定第二压力最高阈值，当第二压力传感器传送来的压力数据高于该第二压力最高阈值时，所述空气控制器即启动气泵向相应的气囊中进行空气注入操作，同时水控制器控制水泵将相应气囊中的海水进行抽取。

所述水控制器内部还设定有第一压力最高阈值，所述空气控制器内部还设定有第二压力最低阈值，当第一压力传感器传送来的压力数据高于第一压力最高阈值且第二压力传感器传送来的压力数据低于第二压力最低阈值时，则空气控制器启动气泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行空气注入操作，同时水控制器启动水泵向相应的气囊以及与其相对位置的气囊进行海水抽取操作。

所述第一气管和所述第二气管分别与第一气囊和第二气囊的顶部连通。

所述第一水通道和所述第二水通道分别设置于第一气囊和第二气囊的底部相连通。

所述水控制箱还包括将所述水泵与外部海水连接的水管。

所述太阳能板为平板太阳能板，整体为正方形板，边长为所述横架长度的80%，底部与所述斜向支撑架顶端固接，并通过斜向支撑架内部的高强度电缆与所述太阳能充放电控制器电连接。

对比例3

本对比例仅设置了第一气囊而没有设置第二气囊，但是第一气囊的尺寸是实施例3第一气囊尺寸的2倍，其他设置方式与实施例3相同。经过50小时等比例缩小模型模拟性海上实验后发现：边部单体倾倒现象发生1次，而实施例3没有发生边部单体倾倒现象。