一种输电型货运集装箱发电系统及货运集装箱船的制作方法

1.本技术涉及船舶建造技术领域，具体而言，涉及一种输电型货运集装箱发电系统及货运集装箱船。


背景技术：

2.现有的水上或陆地采用油料、煤炭等生物化石燃料发电系统，已逐渐不能满足人类社会可持续发展的要求。目前在国内外主流的船舶、海洋工程和陆地电网中，基本都还是在通过消耗燃油(少量使用天然气)、煤炭等非可再生资源，通过发电机发电后并入电网供负载使用的形式。
3.现在，这种主流的通过消耗燃料发电后组网运行的形式，主要具有如下弊端： 1、发电机消耗大量燃油、天然气、煤炭等燃料，运行成本高；2、发电机燃烧燃油、煤炭等燃料时，会大量产生废气、烟尘等污染物，其使用越来越受到国际环境保护公约等法规的诸多限制；3、通过消耗非可再生的资源发电，不具有可持续性；4、供电结构单一，电网构成有待优化。
4.另外，目前国内外对于水上或陆地运输领域的货运集装箱，基本都是仅仅单纯地用来装运货物，从而造成全世界数量庞大的货运集装箱本身在使用过程中的利用价值单一、造成普遍性的巨大浪费。
5.综上所述，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

6.本技术实施例的目的在于提供一种输电型货运集装箱发电系统，其能够在不影响货运集装箱内部正常装运货物的前提下，使用光伏发电。
7.本技术实施例的第二目的还在于提供一种货运集装箱船，包括上述输电型货运集装箱发电系统。
8.第一方面，提供了一种输电型货运集装箱发电系统，包括输电型货运集装箱、无线输电组件及电网组件。
9.输电型货运集装箱包括货运集装箱的箱体以及可拆卸连接于货运集装箱的箱体上的光伏发电板，所述光伏发电板用于将光能转换为电能。
10.无线输电组件包括间隔预定距离设置的输出端和输入端，所述输出端设于货运集装箱的箱体上，并与所述光伏发电板电连接，用于输送所述光伏发电板的电能至所述输入端上；所述输入端的位置根据所述输出端的位置设置。
11.电网组件与所述输入端电连接，所述电网组件用于将货运集装箱发电系统接入水上电网或者陆地电网。
12.在一种实施方式中，所述无线输电组件包括多个所述输出端，多个所述输出端分别设于所述箱体的侧面上，所述输入端与多个所述输出端中最接近的一个所述输出端进行无线输电传输。
13.在一种实施方式中，所述输入端靠近电网组件设置，并且所述输入端与所述输出端的交互面积大于等于预定面积，所述输入端与所述输出端的交互距离小于等于预定距离。
14.在一种实施方式中，还包括快接电缆，在所述输入端与所述输出端的交互面积小于预定面积、或者交互距离大于预定距离时，所述快接电缆分别与所述光伏发电板、所述电网组件电连接，以进行输电传输。
15.在一种实施方式中，所述光伏发电板设于顶面，多个所述光伏发电板铰接；多个所述光伏发电板铰接连接后与所述箱体可拆卸连接。
16.在一种实施方式中，还包括防护罩，所述防护罩用于在多个所述光伏发电板折叠后，罩设于所述光伏发电板外部。
17.在一种实施方式中，包括多个输电型货运集装箱，在每个所述输电型货运集装箱的箱体上均设置一个接线盒，每个所述接线盒与所在所述输电型货运集装箱上的所述光伏发电板电连接；多个所述接线盒通过电缆连接后，将多个所述输电型货运集装箱产生的电能汇总后通过所述输出端输出。
18.在一种实施方式中，所述电网组件为离网型；所述离网型电网组用于件将输电型货运集装箱产生的光伏直流电转换成交流电，直接供负载使用或在电力充裕时储存于蓄电池组中；所述离网型电网组件至少包括：光伏控制器、蓄电池组、离网光伏逆变器，所述光伏控制器用于将所述光伏发电板产生的直流电变换成负载可用的直流电；所述离网光伏逆变器用于将直流电变换成单相/三相交流电；所述蓄电池组用于将过剩的电能进行存储。
19.在一种实施方式中，所述电网组件为并网型电网组件；所述并网型电网组件用于将所述输电型货运集装箱产生的光伏直流电变换成交流电后，馈入三相交流电网与发电机组组网；所述并网型电网组件至少包括：并网光伏逆变器；所述并网光伏逆变器用于将所述光伏发电板提供的直流电变换成单相/三相交流电后直接馈入水上或陆地的电网进行并网后，向电力负载供电。
20.根据本技术的第二方面，还提供了一种货运集装箱船，包括如第一方面提供的输电型货运集装箱发电系统。
21.与现有技术相比，本技术的有益效果为：
22.在本技术的技术方案中，通过在货运集装箱上安装太阳能电池板，利用太阳能电池板的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能。并将货运集装箱产生的光伏直流电，通过无线输电组件的输出端转化为交流感应电流，以无线传输的形式输送给水上或陆地的电网组件中的无线输电组件的输入端，不受空间位置等限制。并通过电网组件转换成可供水上(船舶、海洋工程等)或陆地(车辆等) 电网中的直流或交流负载设备使用的电能，在不影响货运集装箱内部正常装运货物的前提下，进行组网运行发电，适用范围广。采用光伏发电不仅具有经济性、可持续性，并且能够避免发电过程中产生污染物和有害气体，符合绿色环保的大趋势，符合国家“双碳”的长远战略目标。
附图说明
23.图1是本发明实施例的输电型货运集装箱发电系统中，离网型发电系统的结构示意图。
24.图2是本发明实施例的输电型货运集装箱发电系统中，离网型发电系统的结构示意图。
25.图3是本发明实施例的输电型货运集装箱发电系统中，输电型货运集装箱的俯视图。
26.图4是本发明实施例的输电型货运集装箱发电系统中，输电型货运集装箱的侧视图。
27.图5是本发明实施例的输电型货运集装箱发电系统中，无线输电模块的主视图。
28.图6是本发明实施例的输电型货运集装箱发电系统中，无线输电模块的侧视图。
29.图7是本发明实施例的输电型货运集装箱发电系统中，防护罩的连接结构示意图。
30.其中，附图标记说明如下：
31.1、箱体；2、太阳能电池板；3、电缆；4、接线盒；5、铰链；6、防护罩； 7、快接电缆；8、电网；9、无线输电模块；901、控制板；902、线圈；903、外壳；904、面板；10、光伏控制器；11、蓄电池组；12、离网光伏逆变器；13、并网光伏逆变器；14、发电机。
具体实施方式
32.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
33.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
34.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
36.根据本技术的第一方面，参见图1至图4，首先提供一种输电型货运集装箱发电系统，包括输电型货运集装箱、无线输电组件及电网组件。
37.输电型货运集装箱包括货运集装箱的箱体1以及可拆卸连接于货运集装箱的箱体1上的光伏发电板，光伏发电板用于将光能转换为电能。其中，光伏发电板为太阳能电池板2。无线输电组件包括输出端和输入端，输出端设于输电型货运集装箱的箱体1上，并与光伏发电板电连接，用于输送光伏发电板的电能至输入端上。输入端与输出端之间间隔预定距离。电网组件包括储电机构和用电机构，电网组件与输入端电连接后将货运集装箱发电系统接入水上电网或者陆地电网，使本技术适用于水上或者陆地的货运集装箱运输领域。
38.具体的，如图4至图6所示，无线输电组件的输出端或者输入端均包括控制板901、线圈902、外壳903及面板904。无线输电模块9主要是利用电磁感应原理实现无线输电，需要
一个输出端(即发射端)和一个输入端(即接收端)。输出端通过控制板901和线圈902发射能量，输入端通过控制板901和线圈902 接收能量，以实现无线输电。一定频率的电流通过输出端线圈902，由于电磁感应，在输入端线圈902中产生一定的电流，使能量从无线输电模块9输出端传递到水上或陆地电网组件中的无线输电模块9输入端。
39.其中，控制板901作为主板直接决定无线输电模块9的功能和性能的重要部件，包括：主控芯片、驱动芯片、功率器件(mos)、电阻电容及pcb板等构成。线圈902一般是标准的模块，相关的无线输电标准有规定其结构尺寸参数等。面板904一般采用导热性较好的复合材料，有利于将线圈902在无线输电过程中产生的热量及时散出。外壳903，通常由强度较高的金属或复合材料构成，起到对无线输电模块9的结构保护作用。
40.本技术通过在货运集装箱上安装太阳能电池板2，利用太阳能电池板2的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能。并将货运集装箱产生的光伏直流电，通过无线输电组件的输出端转化为交流感应电流，以无线传输的形式输送给水上或陆地的电网组件中的无线输电组件的输入端，不受空间位置等限制。并通过电网组件转换成可供水上(船舶、海洋工程等)或陆地(车辆等)电网中的直流或交流负载设备使用的电能，在不影响货运集装箱内部正常装运货物的前提下，进行组网运行发电，适用范围广。采用光伏发电不仅具有经济性、可持续性，并且能够避免发电过程中产生污染物和有害气体，符合绿色环保的大趋势。
41.在一种实施方式中，无线输电组件包括2个输出端，2个输出端分别设于箱体1的侧面上，输入端与最接近的1个输出端进行无线输电传输。2个输出端互为备用，考虑防止在其中1个输出端出现故障时，能够保证该发电系统的正常使用。由于集装箱在船舶上的位置难以改变，因此在选取多个侧面上通过镶嵌的方式安装多个输出端。为了在设置输入端时，选取满足无线传输的位置条件的输出端进行传输，减小了输入端的布置难度。
42.在一种实施方式中，输入端靠近电网组件设置，并且输入端与输出端的交互面积大于等于预定面积，输入端与输出端的交互距离小于等于预定距离。电网组件设于陆地或者船舶上，将输入端靠近电网组件进行设置，使布线更加利于管理。
43.具体的，预定距离为20cm。预定面积为输入端或者输出端的面积的95％，以使输入端与输出端的交互面在垂直方向或者水平方向的偏移尺寸在5cm以内。
44.在一种实施方式中，船舶发电系统中还包括快接电缆7，在输入端与输出端的交互面积小于预定面积、或者输入端与输出端的交互距离大于预定距离时，通过快接电缆7将光伏发电板与电网组件进行电连接，进行输电传输，保证船舶发电系统的电能能够稳定传输。
45.在一种实施方式中，光伏发电板设于箱体1的顶面，多个光伏发电板之间通过铰接座和固定螺栓进行铰接。多个光伏发电板铰接后通过紧固螺栓与箱体1 可拆卸连接，便于后期维护时进行拆卸。
46.在一种实施方式中，如图7所示，光伏发电板还包括防护罩6，防护罩6的宽度与单个光伏发电板的宽度相匹配，防护罩6的厚度与多个光伏发电板折叠后的厚度相匹配。防护罩6用于罩设于折叠后的多个光伏发电板的外部。当船舶在海上遇到暴风雨天气时，船舶上的光伏发电板容易损坏，影响光伏发电板的使用寿命。光伏发电板在不使用或受不利影响时可以通过铰链5折叠收拢，并套设于防护罩6内，防护罩6通过螺栓连接等方式与箱体1可拆卸连接，防护罩6起到保护光伏发电板、延长光伏发电板的使用寿命的作用。
47.在一种实施方式中，包括多个输电型货运集装箱，在每个输电型货运集装箱的箱
体1上均设置一个接线盒4，每个接线盒4与所在输电型货运集装箱上的光伏发电板电连接；多个接线盒4通过电缆3连接后，将多个输电型货运集装箱产生的电能汇总后，并通过其中1个输出端与电网组件内的输入端进行无线输电。
48.需要说明的是，根据实际需求选取多个输电型货运集装箱，并将箱体1上的光伏发电板通过电缆3并联或者串联连接。多个箱体1上的光伏发电板能够联合发电，大幅增加光伏发电板的太阳辐射面积，进而大幅提高电网的发电量。
49.在一种实施方式中，如图1所示，电网组件为离网型电网组件。离网型电网组件将输电型货运集装箱产生的光伏直流电转换成交流电，直接供负载使用或在电力充裕时储存于蓄电池组11中的运行形式。离网型电网组件至少包括：光伏控制器10、蓄电池组11、离网光伏逆变器12等部件。
50.具体的，离网型电网组件通过快接电缆7或无线输电模块9与输电型货运集装箱连接，光伏控制器10将光伏发电板产生的直流电变换成负载可用的直流电，独立地支持离网型水上或陆地电网中的若干直流用电负载。同时，再经过离网光伏逆变器12，将直流电变换成单相/三相交流电供若干交流用电负载使用。用电的直流或交流负载在水上或陆地电力系统中通常为非关键用电负载，其用电负载 (直流或交流)可独立于水上或陆地的电网8运行。若太阳能电池板2等组件构成的输电型集装箱发电系统产生的电能过剩，则可对蓄电池组11进行充电进而蓄能，以作为离网型电网组件中直流或交流负载的备用电力使用，安全可靠。
51.在一种实施方式中，如图2所示，电网组件为并网型电网组件。并网型电网组件将输电型货运集装箱产生的光伏直流电变换成交流电后，馈入三相交流电网与发电机组组网的运行形式。并网型电网组件至少包括：并网光伏逆变器13、发电机14、电网8等部件。
52.具体的，并网型电网组件通过快接电缆7或无线输电模块9与输电型货运集装箱连接，并网光伏逆变器13将光伏发电板提供的直流电变换成单相/三相交流电后直接馈入水上或陆地的电网8进行并网后，向电力负载供电。太阳能光伏发电系统相对于水上或陆地电网组件中的发电机14独立。在电力匹配过程中，太阳能光伏发电系统相当于另一台发电机。因能直接将电能输入水上或陆地公共的电网，故免除配置蓄电池组11，省掉蓄电池组储能和释放的过程，减少能量损耗，节省其占用的空间及系统投资与维护，降低了成本，发电容量也可以做得较大并可保障用电负载电源的可靠性。
53.根据本技术的第二方面，还提供了一种货运集装箱船，包括如第一方面提供的输电型货运集装箱发电系统。
54.综上所述，本技术通过在货运集装箱上安装太阳能电池板，利用太阳能电池板的光生伏特效应，将太阳辐射能直接转换成电能。并将货运集装箱产生的光伏直流电，通过无线输电组件的输出端转化为交流感应电流，以无线传输的形式输送给水上或陆地的电网组件中的无线输电组件的输入端，不受空间位置等限制。并通过电网组件转换成可供水上(船舶、海洋工程等)或陆地(车辆等)电网中的直流或交流负载设备使用的电能，在不影响货运集装箱内部正常装运货物的前提下，进行组网运行发电，适用范围广。本技术利用可再生、清洁的太阳能作为新能源，具有可持续性、环保性特质、节能减排和经济效应。丰富了水陆电网的构成形式，有利于电网的稳定运行。
55.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人
员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。