本發(fā)明涉及海上新能源發(fā)電技術領域，特別涉及到一種基于風光儲混合動力海上漂浮充電樁。

背景技術：

現(xiàn)在環(huán)境保護越來越受到大家的重視，新能源的發(fā)展也逐漸趨于成熟。海上新能源電動船逐步成為研究熱點，但是由于受到天氣等原因，供電穩(wěn)定性和持續(xù)性使海上電動設備的應用受到限制?，F(xiàn)有的海上電動船由于其自身的電量限制，無法進行長期長途航行，只能進行短途的或者近海航行以保證其供電要求，使海上電動船的有效推廣受到限制。當電動船的電量使用到一定量時，必須及時返航進行充電，一旦返航所需的電量估算有誤或者由于天氣等其他客觀原因造成電動船無法及時返航，電動船便會由于電量耗盡停止航行。此時電動船的人員只能在海上等待其他航行船只的救援，不僅對電動船本身和船上的人員的安全造成一定的威脅，影響了正常的航行需求，同時電動船的電量的經常耗盡，對船上的電力設備也會造成一定的損傷，大大提高了電動船的使用和維護成本。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于風光儲混合動力海上漂浮充電樁，以解決上述問題。

本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn)：

一種基于風光儲混合動力海上漂浮充電樁，包括浮體式的基座和風光儲系統(tǒng)，風光儲系統(tǒng)包括垂直軸風力發(fā)電機構、光伏發(fā)電機構和儲能電池，基座為內部空腔結構，儲能電池設于基座內，垂直軸風力發(fā)電機構和光伏發(fā)電機構設于基座上，光伏發(fā)電機構包括旋轉軸以及可作風帆使用的光伏板，光伏板至少有一塊且與旋轉軸相連；基座上還設有信號收發(fā)器和氣象監(jiān)測機構；基座內設有定位系統(tǒng)模塊、用于對氣象監(jiān)測機構和風光儲系統(tǒng)的出力調配進行監(jiān)測的監(jiān)測系統(tǒng)模塊、用于對定位系統(tǒng)模塊和監(jiān)測系統(tǒng)模塊的數(shù)據進行分析的信息中心模塊、用于控制旋轉軸的旋轉角度和風光儲系統(tǒng)的出力調配的動力系統(tǒng)模塊以及若干充電插口和掃描計費模塊，信號收發(fā)器與監(jiān)測系統(tǒng)模塊電連接，動力系統(tǒng)模塊與信息中心模塊電連接。

進一步的，所述垂直軸風力發(fā)電機構包括風輪葉片和葉輪軸，葉輪軸和旋轉軸同軸心線設置，旋轉軸的底部與動力系統(tǒng)模塊相連。

進一步的，所述垂直軸風力發(fā)電機構設于光伏發(fā)電機構的上部，葉輪軸和旋轉軸分別為管狀結構，葉輪軸和旋轉軸中穿設有立桿，立桿設于基座上，信號收發(fā)器和氣象監(jiān)測機構分別設于立桿的頂端。

進一步的，所述葉輪軸通過連接頭可轉動地設于旋轉軸的上端，信號收發(fā)器和氣象監(jiān)測機構分別設于旋轉軸的頂端。

進一步的，所述風光儲系統(tǒng)的出力調配通過風光互補控制器、單片機或PLC控制。

進一步的，所述光伏板上設有可折疊的遮擋板，遮擋板與動力系統(tǒng)模塊電連接。

進一步的，所述光伏板設于光伏板殼罩內，遮擋板的一側與光伏板殼罩相連，遮擋板包括若干折疊板以及可將折疊板折疊的驅動件，驅動件與動力系統(tǒng)模塊電連接。

進一步的，所述充電插口和掃描計費模塊上分別設有防水蓋，掃描計費模塊聯(lián)網，并通過電卡掃描進行扣費。

進一步的，所述光伏板為非水平設置，光伏板通過連接桿與旋轉軸相連，光伏板為一整塊太陽能電池板或為若干太陽能電池板拼接成的利于航行的船帆狀結構。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下：

本發(fā)明結構簡單，成本低廉，利用綠色清潔的風能、太陽能結合儲能電池實現(xiàn)混合供電，并把多余的電量存儲在儲能電池中，給該設備的監(jiān)控系統(tǒng)模塊等供電。本發(fā)明結構緊湊，設計巧妙，平衡力好且工作平穩(wěn)，充分利用定位系統(tǒng)模塊和采用調整光伏板的空間位置形成船帆借助風力航行，無需額外的動力設備便可實現(xiàn)對該海上漂浮充電樁的進行自動智能定位和定點移動；同時通過定位系統(tǒng)模塊和光伏板的位置的調節(jié)可自動保持在原位不動，無需額外的定位錨或定位桿進行固定。本發(fā)明能為海上電動設備提供緊急供電接口，并進行掃描網上計費，實現(xiàn)對海上電動設備的緊急自動化智能充電，操作方便，安全性高，節(jié)能環(huán)保無污染，促進了海上新能源的利用，對于海上新能源無污染的用電設備的應用推廣有啟發(fā)意義。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述的基于風光儲混合動力海上漂浮充電樁的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。

參見圖1，本發(fā)明所述的一種基于風光儲混合動力海上漂浮充電樁，包括浮體式的基座10和風光儲系統(tǒng)。風光儲系統(tǒng)包括垂直軸風力發(fā)電機構、光伏發(fā)電機構和儲能電池20。垂直軸風力發(fā)電機機構在通過風力發(fā)電時不需要對風，啟動風速低，安裝環(huán)境要求較低，噪音小，有利于保護周圍環(huán)境。基座10為內部空腔結構，儲能電池20設于基座10內，維修方便。垂直軸風力發(fā)電機構和光伏發(fā)電機構設于基座10上。光伏發(fā)電機構包括旋轉軸21以及可作風帆使用的光伏板22，使本裝置的結構更加緊湊輕便，在自動航行移動的過程中大大減少了阻力，使航行更加輕巧，而且無需另外的動力設備便可以實現(xiàn)自動航行，光伏板22至少有一塊且與旋轉軸21相連。光伏板22為非水平設置，光伏板通過連接桿與旋轉軸21相連，光伏板22為一整塊太陽能電池板或為若干太陽能電池板拼接成的利于航行的船帆狀結構。

基座10上還設有信號收發(fā)器(圖中未畫)和氣象監(jiān)測機構(圖中未畫)。氣象監(jiān)測機構包括風速風向測量儀、溫濕度傳感器等其他氣象監(jiān)測儀，使本裝置在為電動船提供充電的同時，能將裝置所在的天氣情況實時反饋給岸上的控制站。信號收發(fā)器為北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)的信號收發(fā)裝置或海事衛(wèi)星的信號收發(fā)裝置?；?0內設有由GPS定位系統(tǒng)組成的定位系統(tǒng)模塊30、用于對氣象監(jiān)測機構和風光儲系統(tǒng)的出力調配進行監(jiān)測的監(jiān)測系統(tǒng)模塊40、用于對定位系統(tǒng)模塊30和監(jiān)測系統(tǒng)模塊40的數(shù)據進行分析的信息中心模塊50、用于控制旋轉軸21的旋轉角度和風光儲系統(tǒng)的出力調配的動力系統(tǒng)模塊60以及若干充電插口70和掃描計費模塊80。通過旋轉軸21的旋轉角度的改變，使光伏板22繞其轉動，從而改變了光伏板22的受力面，使光伏板22可用作船帆進行不同方位的航行。

基座10上設有平衡浮力器(圖中未畫)。平衡浮力器為均勻設置在基座10的四周外壁上的環(huán)形浮體結構。平衡浮力器也可以為吊錘，吊錘通過鎖鏈設于基座10的底部，從而很好地保證了基座10的平衡，避免了大風浪對其的影響。

信號收發(fā)器與監(jiān)測系統(tǒng)模塊40電連接，動力系統(tǒng)模塊60與信息中心模塊50電連接。儲能電池20分別與垂直軸風力發(fā)電機構、光伏發(fā)電機構、信號收發(fā)器、氣象監(jiān)測機構、定位系統(tǒng)模塊30、監(jiān)測系統(tǒng)模塊40、信息中心模塊50、動力系統(tǒng)模塊60、充電插口70和掃描計費模塊80電連接。監(jiān)測系統(tǒng)模塊40上還連接有故障監(jiān)測模塊，故障監(jiān)測模塊分別與風光儲系統(tǒng)、動力系統(tǒng)模塊60、充電插口70、掃描計費模塊80和信息中心模塊50電連接，通過故障監(jiān)測模塊能很好的監(jiān)測各部件的運行情況，一旦有部件出現(xiàn)故障，便會將故障信息及時傳送給岸上的控制站，通知工作人員及時維修和處理。

垂直軸風力發(fā)電機構包括風輪葉片23和葉輪軸24。葉輪軸24和旋轉軸21同軸心線設置，不能節(jié)省了使用空間，同時很好地確保了本裝置的平衡，提高了漂浮的穩(wěn)定性。旋轉軸21的底部與動力系統(tǒng)模塊60相連。垂直軸風力發(fā)電機構設于光伏發(fā)電機構的上部，葉輪軸24和旋轉軸32分別為管狀結構，葉輪軸24和旋轉軸21中穿設有立桿25，立桿25設于基座10上，信號收發(fā)器和氣象監(jiān)測機構分別設于立桿25的頂端。當然，葉輪軸24和旋轉軸21也可以通過其他結構布置形成同軸心線設置，可以將葉輪軸24通過連接頭可轉動地設于旋轉軸21的上端，將信號收發(fā)器和氣象監(jiān)測機構分別設于旋轉軸21的頂端。

風光儲系統(tǒng)的出力調配通過風光互補控制器、單片機或PLC控制，使直軸風力發(fā)電機構、光伏發(fā)電機構的對儲能電池20的充電量進行有效分配和控制。

光伏板22上設有可折疊的遮擋板90，遮擋板90與動力系統(tǒng)模塊60電連接。光伏板22設于光伏板殼罩內，遮擋板90的一側與光伏板殼罩相連，遮擋板90包括若干折疊板以及可將折疊板折疊的驅動件，驅動件與動力系統(tǒng)模塊60電連接。驅動件可以為齒輪卷揚機構，即通過連接繩索將折疊板依次相連，通過驅動件形成百葉窗式可折疊收縮結構；驅動件也可以為氣缸，即將二至三塊折疊板通過連桿相連后與氣缸的輸出端相連，通過動力系統(tǒng)模塊60控制氣缸從而使折疊板有效折疊。當需要光伏發(fā)電時遮擋板即可收縮，電量充足即可伸展遮擋板，既避免風光互補控制器的頻繁啟停，也很好地保護了光伏板22，避免了風沙在光伏板22在堆積凝固影響正常的發(fā)電。本裝置在定點移動的過程中，可使遮擋板90一直處于展開狀態(tài)，使其對光伏板22充分覆蓋，此時垂直軸風力發(fā)電機構作為主要的發(fā)電機構，這樣既避免了航行過程中對由于風浪對光伏板22造成損傷，同時也有效避免了航行過程中由于光照角度不穩(wěn)定造成的供電不穩(wěn)定的現(xiàn)象的發(fā)生。在實際生產的過程中可以在光伏板殼罩上設置加強塊，從而很好地增大了光伏板殼罩的強度，避免了光伏板22在形成船帆借助風力提供動力時由于受到的風力過大造成損傷。

充電插口70和掃描計費模塊80上分別設有防水蓋(圖中未畫)，掃描計費模塊80實現(xiàn)聯(lián)網，通過購電卡進行網上買電，通過掃描后充電的時間進行計費扣費。充電插口70為電量輸出口，可為海上電動船等海上用電產品的供電。充電插口70和掃描計費模塊80可設置多個，便于多條電動船能在一個充電樁上進行同時充電。在基座10上還設有鏈栓(圖中未畫)，使電動船能與基座10有效固定，避免了在充電的過程中由于海浪或風力等其他因素引起本裝置與電動船之間的波動，從而很好地保證了充電的穩(wěn)定性。

本發(fā)明在使用的過程中，可根據建造的該充電樁的規(guī)模選擇適當數(shù)量的光伏板22，通過旋轉軸21的轉動而改變光伏板22所處的空間位置，通過光伏板22可模擬帆船的風帆，根據帆船航行的原理，利用風力進行航行，并且結合垂直軸風力發(fā)電機構、光伏發(fā)電機構和儲能電池20組成風光儲系統(tǒng)進行聯(lián)合供電，通過監(jiān)測系統(tǒng)模塊40對當?shù)丨h(huán)境的風向、風力以及風光儲系統(tǒng)的發(fā)電情況進行實時監(jiān)測，將數(shù)據傳送給信息中心模塊50進行分析，實行相應的控制策略，即令動力系統(tǒng)模塊60調整光伏板22組成的風帆方向以及風光儲系統(tǒng)的出力調配。定位系統(tǒng)模塊30可監(jiān)測本裝置所處的位置，監(jiān)測系統(tǒng)模塊40既可監(jiān)測本裝置的運行情況，還可接受岸邊控制站的控制指令，即通過岸邊控制站的定位指令，本裝置可以通過信息中心模塊50進行定位系統(tǒng)模塊30的數(shù)據和監(jiān)測系統(tǒng)模塊40得到的數(shù)據比對，由動力系統(tǒng)模塊60驅動本裝置自動地定點航行以及定點位置的固定。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。