一种可移动离网发电储能供电系统及方法与流程

本发明涉及电力。具体而言，涉及一种可移动离网发电储能供电系统及方法。

背景技术：

1、随着社会对电力应用的需求增加，并且随着对海上以及近海水上区域的发展需求，人们开始更多地在这些水上区域进行长期活动或者生活。然后水面环境复杂，并且在一些需要时常更改停留地点的应用情况下，若采用远程电缆输电的方式则难以实施；同时若采用大型的发电装置，则由于前期的基础设施布局的成本较高并且难以移动，无法灵活地进行应用。

2、根据已公开的技术方案，公开号为kr1020130137264a的技术方案提出一种安装在基岩上的海上风力发电设备，其通过设置一坚固的核心桩将发明平台固定于海床上的基岩上；公开号为cn116292103a的技术方案提出一种海上风力发电方法和海上风力发电船，通过在船上设置风力发电设备并根据气象预测到达具有适合发明的风力区域，从而实现高效的海上发电和储电功能；公开号为us20130307272a1的技术方案提出一种利用水电进行发明的移动式装置，其包括一组可方便运输和搬动的水电涡轮机以及相应的管道和叶片，通过将该装置设置于适合的水源处即可以进行低功率的发电。

3、以上技术方案均提出多种采用风力和水力发力的可移动式发电方案，然而这些方案的移动能力和移动后重新启用的时间和技术成本都较高，因此对于较频繁在海面上进行移动的应用场景还需要提出更多优化的技术方案。

4、背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，提供了本发明公开了一种可移动的离网发电储能供电系统，所述供电系统适用于江河或近海面。供电系统由主箱和副箱组合构成。主箱包含移动单元、储能单元和控制单元，能够驱动所述供电系统进行速体移动、转动或停泊；副箱内部设有浮动单元、光伏产能单元和波浪产能单元，能够将太阳能和波浪能转换为电能。此外，还设计了一个可扩充容量的储存罐作为额外的储能装置，通过充气和利用水压驱动涡轮机产生电能。系统还包含一个运行储电策略模型的管理系统，以预测供电和用电情况并确定是否需要启用储存罐。所述供电系统能够方便地由拖船进行移动，并根据具体水域和用水情况，进行离网式发电和储电。

2、本发明采用如下技术方案：一种可移动离网发电储能供电系统，所述供电系统包括主箱以及与主箱活动连结的一个以上副箱；所述主箱以及副箱为长方体钢结构箱体；所述主箱以及副箱均被配置于江河或者海洋水面上进行工作；

3、其中，所述主箱内部包括配置有移动单元、储能单元和控制单元；所述移动单元用于实施主箱以及副箱的移动、停泊、转向；所述储能单元包括电池和转换模块，用于将供电系统产生的电能进行转换和存储；所述控制单元用于控制所述供电系统的各单元进行工作；

4、所述副箱内部设置有浮动单元、光伏产能单元以及波浪产能单元；其中所述浮动单元用于保持由副箱与主箱组成的整体供电系统浮于水表面；所述光伏产能单元包括多个光伏硅板，用于将来自太阳的辐射能转换为电能；所述波浪产能单元包括多个沉降箱和与沉降箱通过钢索连接的电转换器，通过副箱在水面上随波浪浮动，所述沉降箱在被牵扯的过程中产生对电转换器的作用力，从而将机械能转换为电能；

5、并且，所述浮动单元还包括设置有可扩充容量的储存罐；所述储存罐用于为所述供电系统作为额外的储能装置；所述储存罐的第一入口连接于充气模块，通过充气模块向所述储存罐内充入常压或压缩空气；通过将所述储存罐置于水面之下，并令水通过第二入口进入储存罐的过程中，驱动涡轮机以产生额外的电能。

6、优选地，供电系统包括运行有储电策略模型；所述这储电策略模型包括用于预测在从当前开始时刻t0的之后的时间t的期间，供电系统的预期供电量q以及用电端的预期用电量u，以确定是否需要启用所述储存罐进行额外的储能；其中预期供电量q为光伏产能单元的产电量qs以及波浪产能单元的产电量qw的总和；

7、其中，，为一个基于时间的积分区域为t0至t0+t的积分函数，f(ps)为所述光伏产能单元的瞬时供电功率，其通过将天气向量ps输入预测模型f()计算所得；

8、qw的数值可以通过统计水域年的历史统计数据所得；

9、优选地，所述天气向量ps为多维的特征向量，其中的特征维度包括日照强度、气温、雨雾、空气通透度的一项或以上；天气向量ps各维度的数值通过所述控制单元从外部数据源获得从当前开始时刻t0的之后的总时间t的预测数值，并输入预测模型f()；

10、优选地，所述预测模型f()为基于深度神经网络建立的预测模型；

11、优选地，所述控制单元包括根据所述储电策略模型，控制所述充气模块对所述储存罐进行充气，并确定所述储气罐的总储气体积；

12、优选地，所述主箱与一个或以上所述副箱通过金属结构的桁架进行连接；并且桁架与主箱以及桁架与副箱的连接结构包括设置有活动形式的铰链，使得桁架与主箱以及副箱之间具有一定的相对移动范围；

13、优选地，所述光伏产能电元在所述副箱上设置有多块光伏硅板；多块光伏硅板被铺设于副箱的上表面以及四个侧面；

14、其中，设置于副箱上表面的光伏硅板的底面设有转动装置，使得这部分光伏硅板根据太阳光照角相应转动以获得较高的太阳光照接收效率，并且设定上表面的光伏硅板与水平面的夹角为r；

15、并且，设置于副箱四个侧面的光伏硅板则通过展开装置进行展开操作，所述展示装置通过对光伏硅板进行翻转并使光伏硅板朝上展开，以增加吸收太阳能的表面积；并且所述展开装置包括进一步控制四个侧面的光伏硅板平行于位于副箱上表面的光伏硅板，使得四个侧面的光伏硅板保持与水平面的夹角为r。

16、优选地，所述波浪产能单元包括：沉降箱、钢索以及电转换器；所述钢索用于将所述沉降箱与所述副箱进行钢性连接；所述沉降箱被放置于水下；所述钢索在所述副箱和所述沉降箱的相对浮动牵引下驱动所述电转换器工作，并通过所述电转换器将浮动时的机械能转化为电能；

17、优选地，所述浮动单元设置于所述副箱的四个侧面相对于光伏硅板的第二面；所述浮动单元包括钢结构的骨架以及浮动材料；所述浮动材料被固定于所述骨架内部，所述骨架固定于副箱的四个侧面的第二面；

18、并且，所述浮动材料由以下任意一种材料或一种以上材料的组合而制成：聚氨酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、酚醛树脂、具备密闭孔隙的发泡混凝土，或者是由玻璃钢粉末与高分子树脂混合并导入空气所形成的轻质玻璃钢材料；

19、进一步的，提出一种可移动离网发电储能供电方法，所述供电方法应用于上述一种可移动离网发电储能供电系统；所述供电方法包括以下步骤：

20、s100：评估目标水面区域的波浪环境，包括预测波浪类型、波高以及当前主箱和副箱的组合整体的浮动状态；并且评估该区域的日照轨迹，计算所述光伏产能单元的光伏硅板在日照阶段的入射度角；

21、s200：根据预测的波浪环境，配置适当行程和阻尼的电转换器，配备适当浮力特性的沉箱，以及适当浮力体积和特性的副箱，以及适当长度的钢索；

22、s300：将所述供电系统移动到指定水域表面；将所述波浪产能单元通过所述钢索连接到所述副箱，并将副箱下沉到水面下指定深度；

23、s400：将所述主箱和副箱的组合体进行水面锚定，使得能在位置固定并且能够摆动；

24、s500：启动所述光伏产能单元的光伏硅板进行展开，启动所述波浪产能单元的电转换器进行能量转换；

25、s600：在每日指定的一个或多个时刻，通过对天气和用电量进行预测，确定是否需要启用所述储能罐进行额外储能。

26、本发明所取得的有益效果是：

27、本发明的供电系统采用太阳能以及波浪能两种主要产能方式，结合利用水力能源进行额外的电能补充，系统在不同的天气和水面条件下依然可以保持稳定的能源获取；

28、本发明的供电系统包括运行有储电策略模型，这个模型可以预测在一段时间内，供电系统的预期供电量和用电端的预期用电量，以确定是否需要启用储存罐进行额外的储能；通过采用智能化的能源管理方式，使得所述系统在面对不同的能源供需情况时，都可以做出最优的决策；

29、本发明的供电方法的实施方式能够快捷地完成基础设置和布局，短时间内即可以开始进行发电，适用于需要频繁进行地点变换的供电应用场景；

30、本发明的供力系统中各软、硬件部分采用了模块化设计，方便今后的升级或者更换相关的软、硬件环境，降低了使用的成本。