用于井口安全控制系统的风光互补供电装置的制作方法

本发明涉及一种充放电供电装置，具体是指一种结合采用风力和太阳能进行冗余发电，为井口安全控制系统提供电能的装置。

背景技术：

石油天然气常常分布在沙漠、海洋等电网覆盖不到的地区，因此在远离电网覆盖的地区，甚至是在一些恶劣天气环境下，均无法正常给采油采气生产设备的井口安全控制系统的电气设备供电。现有技术中，传统的方式是利用太阳能发电，为井口安全控制系统供电。具体的，该太阳能供电装置由太阳能电池板、充放电控制器和蓄电池组成。

但是，这种方式的弊端主要是受限于使用环境的日照时间的影响，例如在雨季以及冬季等有效日照时间较短的情况下，容易造成因供电不足而引起断电关井等生产事故，从而造成重大经济损失。

基于此，本发明提出一种用于井口安全控制系统的风光互补供电装置，结合利用自然界的风能和太阳能，为井口安全控制系统提供稳定、充足、安全且续航能力强的充放电供电装置，确保采油采气生产的正常运行，有效解决现有技术中存在的缺点和限制。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于井口安全控制系统的风光互补供电装置，采用风能和太阳能相结合的方式获取电能，在恶劣天气以及恶劣环境下，均能保障井口安全控制系统的供电充足稳定安全，维持采油采气生产设备的正常运行。

为了达到上述目的，本发明提出一种用于井口安全控制系统的风光互补供电装置，包含：风力发电机，将风能转换为电能输出；太阳能电池板，通过吸收太阳光，将光能转换为电能输出；风光互补控制器，分别与风力发电机和太阳能电池板通过电路连接；蓄电池，分别与风光互补控制器和井口安全控制系统通过电路连接，根据蓄电池的剩余电量，风光互补控制器控制风力发电机和/或太阳能电池板向蓄电池充电或停止充电，始终为井口安全控制系统提供电能。

在所述的蓄电池和井口安全控制系统之间，还通过电路连接逆变器，该逆变器将蓄电池输出的电压进行逆变转换，向井口安全控制系统输出其所适用电压或电流。

所述的风光互补控制器包含：电量采集模块，与蓄电池通过电路连接，采集蓄电池的当前剩余电量；第一充电开关，通过电路连接设置在风力发电机和蓄电池之间；第二充电开关，通过电路连接设置在太阳能电池板和蓄电池之间；充电控制模块，分别与电量采集模块、第一控制开关以及第二控制开关通过电路连接。

所述的充电控制模块接收电量采集模块采集的蓄电池的当前剩余电量，并判断其是否高于过充阈值；如是，控制第一充电开关和第二充电开关断开。

所述的充电控制模块接收电量采集模块采集的蓄电池的当前剩余电量，并判断其是否低于充电阈值；如是，控制第一充电开关和第二充电开关连通。

所述的充电控制模块接收电量采集模块采集的蓄电池的当前剩余电量，并判断其是否处于充电阈值和过充阈值之间，如是，维持第一充电开关和第二充电开关的当前状态。

所述的过充阈值为蓄电池的电池容量的90％。

所述的充电阈值为蓄电池的电池容量的30％。

综上所述，本发明所述的用于井口安全控制系统的风光互补供电装置，能够充分利用自然资源，包括风能和太阳能，就地实现供电，安全独立，无需敷设长距离电缆、一次性投资低，而且资源可再生、没有后续能源费用产生，对环境条件要求低，更清洁、环保不污染环境。

并且，本发明能够高效率的转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，由于实现冗余发电，因此可避免因采用单一能源可能造成的电力供应不足的情况，无论在沙漠、海洋等电网覆盖不到的地区，或是处于漫长雨季和冬季等日照时间短的地区，都能够有效保障井口安全控制系统的供电充足稳定安全，从而维持采油采气生产设备的正常运行。

附图说明

图1为本发明中的用于井口安全控制系统的风光互补供电装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合图1，通过优选实施例对本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及功效予以详细说明。

如图1所示，为本发明提供的用于井口安全控制系统的风光互补供电装置，包含：风力发电机1，将风能转换为电能输出；太阳能电池板2，通过吸收太阳光，将光能转换为电能输出；风光互补控制器3，分别与风力发电机1和太阳能电池板2通过电路连接；蓄电池4，分别与风光互补控制器3和井口安全控制系统6通过电路连接，根据蓄电池4的剩余电量，风光互补控制器3控制风力发电机1和/或太阳能电池板2向蓄电池4充电或停止充电，始终为井口安全控制系统5提供充足稳定安全的电能。

进一步，在所述的蓄电池4和井口安全控制系统6之间，还通过电路连接一逆变器5，该逆变器5将蓄电池4输出的电压进行逆变转换，并向井口安全控制系统6输出其所需要的适用电压或电流。

在本发明的优选实施例中，所述的逆变器采用ytp-500的型号实现，根据井口安全控制系统6的功率，将蓄电池4输出的直流电压逆变转换为220v交流电，并向井口安全控制系统6供电。

在本发明的优选实施例中，所述的风光互补控制器3采用msp-fg-17019的型号实现。该风光互补控制器3包含：电量采集模块，与蓄电池4通过电路连接，采集蓄电池4的当前剩余电量；第一充电开关，通过电路连接设置在风力发电机1和蓄电池4之间；第二充电开关，通过电路连接设置在太阳能电池板2和蓄电池4之间；充电控制模块，分别与电量采集模块、第一控制开关以及第二控制开关通过电路连接。

所述的充电控制模块接收电量采集模块采集的蓄电池4的当前剩余电量，并判断其是否高于过充阈值；如是，控制第一充电开关和第二充电开关断开。

在本发明的优选实施例中，所述的过充阈值为蓄电池4的电池容量的90％。

所述的充电控制模块接收电量采集模块采集的蓄电池4的当前剩余电量，并判断其是否低于充电阈值；如是，控制第一充电开关和第二充电开关连通。

在本发明的优选实施例中，所述的充电阈值为蓄电池4的电池容量的30％。

更具体的，当充电控制模块判断蓄电池4的当前剩余电量大于等于蓄电池4电池容量的90％时，控制第一充电开关和第二充电开关断开，风力发电机1和太阳能电池板2停止向蓄电池4充电；当充电控制模块判断蓄电池4的当前剩余电量小于等于蓄电池4电池容量的30％时，控制第一充电开关和第二充电开关接通，风力发电机1和太阳能电池板2开始向蓄电池4充电；当充电控制模块判断蓄电池4的当前剩余电量大于蓄电池4电池容量的30％且小于90％时，维持第一充电开关和第二充电开关的当前状态。

当蓄电池4的电池容量充满后，如果继续长时间对其进行过充，会对蓄电池4造成损伤，因此本发明中，在蓄电池4的剩余电量大于等于90％时，及时停止对其继续充电，以避免因过充而对蓄电池4造成伤害。

由于当蓄电池4的剩余电量小于10％时，充电控制模块会控制蓄电池4停止向逆变器5输出电能，以防止因电量过低而对蓄电池造成损伤，从而导致井口安全控制系统6断电。又由于风能和太阳能均属于自然能源，并非随时都能获取进行发电。所以，为了避免发生蓄电池4因电量过低急需充电否则将导致断电，又暂时无法立即获取风能以及太阳能的极端情况发生，本发明将蓄电池4的最低充电阈值设定为30％的剩余电量，以确保在蓄电池电量由30％降低至10％的过程中，能够具有缓冲的紧急充电时间，从而几乎能够避免因蓄电池4电量过低而断电的情况发生。

本发明所提供的用于井口安全控制系统的风光互补供电装置，当同时能够获取风能和太阳能时，风力发电机1和太阳能电池板2同时开始工作，并将转换得到的电能通过风光互补控制器3向蓄电池4进行充电，并经逆变器转换为交流电后，为井口安全控制系统6供电。

当暂时只能获取太阳能，而无法获取风能时，太阳能电池板2开始工作，并将转换得到的电能通过风光互补控制器3向蓄电池4进行充电，并经逆变器转换为交流电后，为井口安全控制系统6供电。

当暂时只能获取风能，而无法获取太阳能时，风力发电机1开始工作，并将转换得到的电能通过风光互补控制器3向蓄电池4进行充电，并经逆变器转换为交流电后，为井口安全控制系统6供电。

因此，本发明通过上述3种工作状态的结合，无论在沙漠、海洋等电网覆盖不到的地区，或是处于漫长雨季和冬季等日照时间短的地区，都能够有效保障井口安全控制系统的供电充足稳定安全，从而维持采油采气生产设备的正常运行。

综上所述，本发明所述的用于井口安全控制系统的风光互补供电装置，能够充分利用自然资源，包括风能和太阳能，就地实现供电，安全独立，无需敷设长距离电缆、一次性投资低，而且资源可再生、没有后续能源费用产生，对环境条件要求低，更清洁、环保不污染环境。并且能够高效率的转化风力发电机和太阳能电池板所发出的电能对蓄电池进行充电，由于实现冗余发电，因此可避免因采用单一能源可能造成的电力供应不足的情况，保障恶劣天气以及恶劣环境下的充足稳定安全供电。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。