一种海上浮式太阳能发电装置及系统的制作方法

本实用新型涉及太阳能发电领域，尤其涉及一种海上浮式太阳能发电装置及系统。

背景技术：

常规的发电是基于煤或其他化石燃料燃烧来驱动内燃机提供动力，并由此驱动发电机。这种方法产生温室气体，并且效率很低。

太阳能电池板，也称为光伏电池板，正被应用于许多绿色产品中，优点是维护方便，可靠性高，不像风力发电那样严重依赖季节，可安装在建筑物或地面上作为静态电源，收集太阳能并将其转换成电能。电能可以被直接应用或者储存于电池或超级电容器等储能装置中，也可以用于连接电网，从而减少昂贵的储能设备的需求。

传统的太阳能电池发电使用串联的太阳能电池，为逆变器提供高电压以提供交流输出。在某些情况下，使用DC-DC电源转换器来调节太阳能电池板至逆变器的电压。与来自太阳能电池板的未经调节的直流电压相比，调节后的直流电压可以维持在所需水平。DC-DC转换器还提供最大功率点跟踪(MPPT)，使得输入至DC-DC转换器的电压被调整至在不同太阳光强度下都能提供最大功率。目前均未有将MPPT太阳能控制器应用于海上太阳能发电以进一步提高发电功率的相关报道。

目前的海上漂浮式太阳能发电装置，由于一直处于漂浮状态，水面漂浮的异物，如海藻、海草、轻质垃圾等，特别容易吸附覆盖在其太阳能电池板上，使得发电效率不高、未能充分进行太阳能发电，同时，人工清理覆盖的异物，增加了使用成本，极大限制了其应用，因此，有必要对以上不足加以改进。

技术实现要素：

为克服现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种海上浮式太阳能发电装置，其能够或至少在一定程度上保持太阳能电池板不被异物覆盖、提高发电效率。本实用新型通过以下技术方案实现：一种海上浮式太阳能发电装置，包括：太阳能发电板，固定件、浮物和MPPT太阳能控制器，其中：

所述太阳能发电板的背光面通过所述固定件与所述浮物连接，所述太阳能发电板相对所述浮物固定、位于水平面以上并相对水平面具有倾斜角度，所述太阳能发电板包括太阳能电池板；

所述浮物，呈板块状，其外形固定、顶面平坦，所述顶面与所述太阳能发电板具有倾斜角度，与所述水平面之间形成一个较小的特定倾斜角度，并且所述顶面与所述所述太阳能发电板之间具有流通空间；

所述MPPT太阳能控制器的输入端与太阳能发电板连接，所述MPPT太阳能控制器的输出端用于输出电力。

进一步地，所述太阳能发电板相对水平面的倾斜角度为其所处地理位置纬度的一半。

进一步地，还包括第一单向输出电路，所述太阳能电池板串联连接形成第一输出串，所述第一单向输出电路与所述第一输出串串联连接。

进一步地，还包括第二单向输出电路，所述第二单向输出电路与所述太阳能电池板之间并联连接，并且所述太阳能电池板之间串联连接，所述第二单向输出电路之间串联连接。

进一步地，所述MPPT太阳能控制器的输入端与所述太阳能电池板连接，所述MPPT太阳能控制器的输出端之间串联连接形成第二输出串。

进一步地，所述第二输出串还与第一单向输出电路串联。

进一步地，所述MPPT太阳能控制器的输出端还与第二单向输出电路并联，所述第二单向输出电路之间串联。

进一步地，所述浮物的外周为倒角结构。

在上述海上浮式太阳能发电装置的基础上，本实用新型还提供一种海上浮式太阳能发电系统，一种海上浮式太阳能发电系统，包括上述任一所述的海上浮式太阳能发电装置，还包括电能分配装置和蓄电装置，所述的太阳能发电板的输出端与所述电能分配装置的输入端连接，所述电能分配装置的第二端与所述蓄电装置连接，所述电能分配装置的输出端用于负载供电或并入电网。

进一步地，还包括转换装置，所述电能分配装置的输出端与所述转换装置的输入端连接，所述转换装置的输出端用于负载供电或并入电网。

本实用新型的有益效果在于将光伏发电应用于海上，通过太阳能发电板和浮物的设置，利于太阳能发电板的顺利发电，也利于装置的稳定与可靠，通过MPPT太阳能控制器的设置，提高了装置发电的效率，通过单向输出电路提高了安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

图1为本实用新型海上浮式太阳能发电装置实施例的结构示意图；

图2为本实用新型海上浮式太阳能发电装置实施例的电路框图的一种实施方式；

图3为本实用新型海上浮式太阳能发电装置实施例的电路框图的另一种实施方式；

图4为本实用新型海上浮式太阳能发电装置实施例的太阳能电池板阵列电路框图；

图5为本实用新型海上浮式太阳能发电装置实施例的效果图；

图6为本实用新型海上浮式太阳能发电系统的原理示意框图。

图中各标号对应如下，太阳能发电板1，容置装置2，固定件3，浮物4，倒角5，第一单向输出电路6，第二单向输出电路7。

具体实施方式

下面结合附图以及实施方式对本实用新型进行进一步的描述：

一种海上浮式太阳能发电装置，如图1所示，包括：太阳能发电板1，固定件3、浮物4和MPPT太阳能控制器，太阳能发电板1的背光面通过固定件3与浮物4连接，太阳能发电板1相对浮物4的位置固定，太阳能发电板1位于水平面以上并相对水平面具有倾斜角度，太阳能发电板1包括太阳能电池板。

浮物4，呈板块状，其外形固定、顶面平坦，顶面与太阳能发电板1具有倾斜角度、与水平面大致平行，并且顶面与太阳能发电板1之间具有流通空间，该流通空间是为了在使用时，可供海面漂浮物的顺利通过，能够或至少在一定程度上避免漂浮物的沉积和吸附。浮物4的外周为倒角5，倒角5利于浮物4的稳定性。

MPPT太阳能控制器的输入端与太阳能发电板1连接，MPPT太阳能控制器的输出端用于输出电力。

容置装置2可容置如MPPT太阳能控制器，也可用于容置各相关电路元器件。

具体实施时，对于海水环境，太阳能电池板放置于浮单元上，浮单元是平坦的，并且太阳能电池板可设计成相对于地平线相比具有倾斜角度，这个倾斜角度可根据太阳能和风速条件进行选择。具体的，太阳能发电板1相对水平面的倾斜角度，即安全角度优选大于等于零度，并小于等于其所处地理位置的纬度，进一步优选为其所处地理位置纬度的一半。

优选还包括单向输出电路，单向输出电路用于确保电流仅从太阳能电池板单向流出，不能输入太阳能电池板，确保避免逆向电流损坏，其可以为半导体二极管，也可以使用其它电子电路以确保单向功率流，具体实施时，如图2所示，太阳能电池板串联连接形成第一输出串，第一单向输出电路6与第一输出串串联连接。也可以如下方式实施：第二单向输出电路7与太阳能电池板之间并联连接，并且太阳能电池板之间串联连接，第二单向输出电路7之间串联连接。图2所示为同时实施方式，当一个太阳能电池板损坏或开路的情况下，可确保相关的电流路径不会断开，电流仍能流过与太阳能电池板并联的第二单向输出电路7或旁路电路。

如图3所示，MPPT太阳能控制器的输入端与太阳能电池板连接，MPPT太阳能控制器的输出端之间串联连接形成第二输出串。图3所示为在图2的基础上，优选第二输出串还与第一单向输出电路串联。和/或进一步优选MPPT太阳能控制器的输出端还与第二单向输出电路并联，第二单向输出电路之间串联。该结构MPPT太阳能控制器不仅可以使太阳能电池板的发电效率最大化，同时通过单向输出电路，还能实现保护太阳能电池板、避免太阳能电池板受到反向电压影响的作用。具体的，太阳能电池板通过串并联连接形成太阳能电池板阵列，就像一个矩阵。

最大功率点跟踪是在给定日光强度下产生较高功率的典型方法。这种方法要求传感器通过搜索技术找到最大的功率输出，因此图3所示实施方式为优选的实施方式。它基本上使用最大电压Vpx的80％，这通常是最大功率点。具体地，MPPT控制器一端与太阳能电池板公共端子相连，另一端与太阳能电池板正极相连以进行最大功率处理。MPPT控制器通过电压和电流的模式控制，使太阳能电池板获得最大功率。MPPT控制器的输出可连接到其他串联网络。

如图4所示，为本装置采用MPPT太阳能控制器，与未采用的对比，采用MPPT太阳能控制器的发电效率更高。

本实用新型的海上浮式太阳能发电系统，包括上述任一的海上浮式太阳能发电装置，还包括电能分配装置和蓄电装置，太阳能发电板的输出端与电能分配装置的输入端连接，电能分配装置的第二端与蓄电装置连接，电能分配装置的输出端用于负载供电或并入电网。具体的，作为一种实施参考，如图6所示，其包括位于海上的太阳能电池板连接子系统和连接箱及位于岸侧的岸侧太阳能发电子系统。岸侧的太阳能发电子系统通过变电站将电能传输给电力用户或者直接供给电力用户。海上浮式太阳能发电系统通过配电网络或电缆连接至岸侧。

电能分配装置可根据实际负载供电的需要，将剩余电力进行储存，供电不足可从蓄电装置放电，以满足需求。

具体实施时，优选还包括转换装置，电能分配装置的输出端与转换装置的输入端连接，转换装置的输出端用于负载供电或并入电网。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

上面对本实用新型专利进行了示例性的描述，显然本实用新型专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。