[发明专利]多能互补独立发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及可再生能源应用的发电系统，尤其涉及一种适用于偏远海岛的多能互补独立发电系统。

背景技术

随着全球常规能源的日趋短缺以及使用化石能源所带来的一系列环境问题，世界各国加大了对可再生能源利用的重视与投入，各国政府已经将开发新型可再生能源列入了议程，并为之配备了相关的政策支持，包括太阳能发电、风力发电、海洋能发电、生物质能发电等。

我国岛屿众多，其中一些偏远海岛由于其孤立的地理位置，无法实现电网覆盖，独立电力大都依靠柴油机发电，运行维护成本高且污染环境，岛上军民的用电用水紧张问题较为突出。与常规能源相比，海岛及周边海域的可再生能源十分丰富，太阳能、风能、生物质能和可供开发的波浪能都是解决岛屿用电问题的技术途径之一。但是，这些能源的连续性、稳定性欠佳，如果单独使用则必须配备大量的储能设备，系统容量庞大，使成本上升，维护困难。

发明内容

针对上述问题，本发明根据海岛多种可再生能源在不同季节和时间上的互补性，推出一种多能互补独立发电系统，提高能源输出稳定性和发电效率，降低发电成本。

本发明所涉及的多能互补独立发电系统，包括太阳能发电单元、风能发电单元、波浪能发电单元、生物质能发电单元、柴油发电机、电力控制单元、海水淡化设备和监控单元。

太阳能发电单元包括太阳能电池板及太阳能发电控制器，风能发电单元包括风力发电机及风能发电控制器，波浪能发电单元包括波浪能发电装置及波浪能发电控制器，生物质能发电单元包括热气机发电机及生物质能发电控制器。

太阳能发电控制器将太阳能电池板发出的直流电进行提升变换，转换为规定电压的直流电。

风力发电控制器将风力发电机发出的交流电转换为规定电压的直流电。

波浪能发电装置采用浮力摆板形式，摆板底端铰接在海底位置，利用波浪运动推动摆板摆动。波浪能发电控制器将波浪能发电装置发出的交流电转换为规定电压的直流电。

生物质能发电单元的热气机发电机利用生活垃圾废弃物经发酵处置后所产生的沼气进行发电，生物质能发电控制器将热气机发电机发出的交流电转换为规定电压的直流电。

电力控制单元包括直流母线、蓄电池、逆变器。太阳能发电控制器、风能发电控制器、波浪能发电控制器和生物质能发电控制器通过直流母线与蓄电池相连，蓄电池输出端通过直流母线连接逆变器，逆变器与负载相连，逆变器将直流母线电压逆变为普通的交流电向负载供电。交流输出侧负载分为两部分，包括用户负载和海水淡化设备。

所述的逆变器包括逆变器A和逆变器B，通常情况下，逆变器A为海水淡化设备供电，逆变器B为用户负载供电。当逆变器A出现故障时，通过线路变换由逆变器B同时向用户负载和海水淡化设备用电；当逆变器B出现故障时，通过线路变换由逆变器A同时向用户负载和海水淡化设备用电。

监控单元包括上位机、串口-网口转换器、交换机、电压传感器、电流传感器、摄像头等。多组电压传感器、电流传感器分别与各发电单元控制器和蓄电池相连，采集各发电单元和蓄电池的电压、电流数据，对系统中各发电单元进行数据监控。摄像头安装在各发电单元所在位置，对系统中各发电单元进行视频监控。采集的数据信息和视频信息分别通过串口网口转换器、交换机传输至上位机。系统可根据监控的各发电单元和蓄电池状态，做出必要的保护动作，适时切断海水淡化等耗能较大设备的供电。

柴油发电机直接与用户负载相连，主要作为应急使用。如果较长时间段内处在无风、阴雨天气状况，且波浪条件较差、生物质能发电不能满足用电需求的情况下，则开启柴油发电机，向用户负载供电。

本发明采用太阳能发电单元、风能发电单元、波浪能发电单元和生物质能发电单元构成多能互补独立发电系统，提高了能源输出稳定性和发电效率；充分利用海岛可再生能源发电，可以最大限度地降低人为污染和破坏，保护海岛环境，降低海岛对大陆输入能源的依赖度；采用监控单元和备用柴油发电机，提高了系统运行的可靠性；多能互补发电系统应用范围广，可根据不同区域或海岛的资源状况和需求进行不同的组合，对提高海岛自身供电能力和解决无电人口用电问题，发展海洋经济，具有重要意义。

附图说明

图1、本发明的多能互补独立发电系统结构示意图；

图2、本发明的多能互补独立发电系统监控单元结构示意图。

图中标记说明：

具体实施方式

结合附图对本发明的技术方案作进一步描述。图1显示了本发明的基本结构，图2显示了本发明监控单元的基本结构和功能。