一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统技术方案

本发明专利技术的目的在于提供一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统，包括光伏组件、蓄电池、有机朗肯循环发电模块、相变储热模块，所述有机朗肯循环发电模块包括换热器、动力涡轮、闪蒸器、冷凝器、储液罐，所述相变储热模块包括导热硅脂、相变储热材料、热管。本发明专利技术在水面时进行光伏发电给蓄电池充电，相变材料储存太阳能光伏组件的余热在水下进行温差发电，潜行器在上浮和下潜的过程中透平发电装置进行电力储存，实现了水上水下“不间断”发电，解决了现有水下潜行器的单一能源与能量转化效率较低的技术问题，克服了现在水下潜行器无法保证续航的问题，从而解决水下潜行器的续航能力较短的技术难题，实现了水下潜行器的长续航。航。航。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统


[0001]本专利技术涉及的是一种发电系统，具体地说是水下潜行器发电系统。

技术介绍

[0002]随着人们对海洋资源的探索需求与日俱增,水下潜行器可进行大范围不间断的海洋资源勘测和水下环境测绘,在海洋资源勘测等领域具备广泛的应用前景。面对多样化和长时间的观测任务，水下潜行器的电力供给是限制其长时间续航工作的关键。目前，水下潜行器采用电池供电，在需要更换电池或是给电池充电时，需要浮出水面和母船进行对接，电池拆卸不便、海上作业环境恶劣、电池寿命短等问题严重影响水下潜行器的工作性能。为解决潜行器的动力问题，大多数研究聚焦在海洋可再生能源的利用。
[0003]专利“一种太阳能水下机器人”(CN203780780U)提出了用太阳能给水下机器人供给电力，该系统在水面上性能较好，但电力来源单一导致水下机器人无法进行水下长续航工作。专利“海洋温差能发电装置及水下探测器”(CN104675648A)提出了一种基于固
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液相变的海洋温差能发电装置，利用相变液化材料驱动发电机发电，但是该温差能发电装置存在机械能
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电能转化效率较低的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供解决现有的单一的电力来源、能量转化效率较低的技术问题，从而解决水下潜行器的续航能力较短等技术难题的一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统。
[0005]本专利技术的目的是这样实现的：
[0006]本专利技术一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统，其特征是：包括光伏组件、蓄电池、有机朗肯循环发电模块、相变储热模块，所述有机朗肯循环发电模块包括换热器、动力涡轮、闪蒸器、冷凝器、储液罐，所述相变储热模块包括导热硅脂、相变储热材料、热管，光伏组件通过电压预充电控制器连接蓄电池，导热硅脂贴在光伏组件下方并连接热管，热管的出口包括两路，第一路连接换热器热侧入口，换热器热侧出口通过第一阀门连接热管入口，第二路连接相变储热材料入口，相变储热材料出口通过第二阀门连接热管入口，储液罐里的有机工质经工质泵连通换热器冷侧入口，换热器冷侧出口连接闪蒸气入口，闪蒸器出口连接动力涡轮，闪蒸器里的过热蒸汽经动力涡轮进入冷凝器入口，冷凝器出口连接储液罐，动力涡轮与第一发电机同轴，第一发电机通过第一逆变装置连接蓄电池。
[0007]本专利技术还可以包括：
[0008]1、相变储热材料上方设置温差发电片，温差发电片上方设置冷却通道，冷却通道、冷凝器以及海水构成循环回路，温差发电片通过整流装置连接蓄电池。
[0009]2、还包括透平发电装置，透平发电装置包括外壳，外壳里设置轮机叶片，轮机叶片通过转轴连接第二发电机，第二发电机通过第二逆变装置连接蓄电池。
[0010]3、光伏组件位于水面工作时，通过电压与充电控制器将产生的电能输入蓄电池中
实现发电，同时光伏组件产生的余热经过导热硅脂传递至热管中，第二阀门打开，相变储热材料通过热管吸收热量进行储热，第一阀门打开，有机工质经过泵到达换热器吸收热量，通过闪蒸器闪蒸形成过热蒸汽，蒸汽经过动力涡轮带动第一发电机工作，第一发电机发出的电能通过第一逆变装置输送到蓄电池中，其后蒸汽进入冷凝器，以海水为冷端冷凝变成液体，回到储液罐实现循环。
[0011]4、光伏组件位于水下时，第二阀门关闭，温差发电片以相变储热材料为热端，以通入海水的冷却通道为冷端发电，电能经过整流装置输入到蓄电池中。
[0012]5、光伏组件、蓄电池、有机朗肯循环发电模块、相变储热模块下潜时，轮机叶片在水流的带动下转动继而带动同轴布置的第二发电机工作，第二发电机产生的电能通过第二逆变装置输送给蓄电池，每上浮下潜一次实现一次工作循环。
[0013]本专利技术的优势在于：本专利技术通过设计一种用于水下潜行器的太阳能
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温差能复合发电系统，当潜行器在水面时通过太阳能发电模块进行光伏发电为负载提供电力同时给蓄电池充电，同时相变材料储存太阳能光伏组件的余热在水下进行温差发电，潜行器在上浮和下潜的过程中透平发电装置进行电力储存，实现了水上水下“不间断”发电，解决了现有水下潜行器的单一能源与能量转化效率较低的技术问题，克服了现在水下潜行器无法保证续航的问题，从而解决水下潜行器的续航能力较短的技术难题，实现了水下潜行器的长续航。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的结构示意图；
[0015]图2为本专利技术透平发电装置结构示意图。
具体实施方式
[0016]下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述：
[0017]结合图1
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2，本专利技术一种用于水下潜行器的太阳能
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温差能复合发电系统，包括太阳能发电模块、相变储热模块、温差发电模块、有机朗肯循环发电模块和透平发电装置发电模块。具体包括光伏组件1、电压与充电控制器2、逆变装置3、蓄电池4、发电机5、整流装置6、逆变装置7、发电机8、透平发电装置9、相变储热材料10、温差发电片11、冷凝器12、动力涡轮13、闪蒸器14、换热器15、热管16、导热硅脂17、阀门18、阀门19、工质泵20、储液罐21、深层海水22、冷却通道23。
[0018]太阳能发电模块包括光伏组件1、电压与充电控制器2，光伏组件1经过电压与充电控制器2和蓄电池4连接。
[0019]相变储热模块包括导热硅脂17、相变储热材料10、热管16、截止阀，导热硅脂17贴在光伏组件1下连接蛇形热管16，热管16中的工质吸热后分两路通过截止阀控制，一路连接换热器15热侧入口，换热器15热侧出口与热管16入口连接，一路与相变储热材料10连接，放热后经过热管16流回，最后回到光伏组件1处形成闭合回路。
[0020]温差发电模块包括温差发电装置和整流装置6，温差发电装置包括温差发电组件和冷却通道23，温差发电装置经过整流装置6与蓄电池4相连。
[0021]有机朗肯循环发电模块包括换热器15、储液罐21、动力涡轮13、发电机5、冷凝器
12、工质泵20、逆变装置3、闪蒸器14，有机工质经过工质泵20与换热器15冷侧入口连接，换热器15冷侧出口与闪蒸器14入口连接，闪蒸器14出口连接动力涡轮13，过热蒸汽经过动力涡轮13后进入冷凝器12入口，冷凝器12出口与储液罐21连接。动力涡轮13与发电机5同轴布置，发电机5经过逆变装置3与蓄电池4连接。
[0022]透平发电装置发电模块包括透平发电装置9、发电机8、转轴24和稳压器7，透平发电装置安装在水下潜行器的中间，发电机8与透平发电装置9同轴布置，发电机8经过稳压器7与蓄电池4连接。
[0023]光伏组件1与热管16之间进行热传导，热管16将热量传导给相变储热材料10，温差发电组件以相变储热材料10为热源，以深层海水22为冷源，将温差能直接转化为电能。
[0024]太阳能发电模块和温差发电模块是作为主要能量转化装置进行电力供给。
[0025]透平发电装置9发电模块利用水下潜行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统，其特征是：包括光伏组件、蓄电池、有机朗肯循环发电模块、相变储热模块，所述有机朗肯循环发电模块包括换热器、动力涡轮、闪蒸器、冷凝器、储液罐，所述相变储热模块包括导热硅脂、相变储热材料、热管，光伏组件通过电压预充电控制器连接蓄电池，导热硅脂贴在光伏组件下方并连接热管，热管的出口包括两路，第一路连接换热器热侧入口，换热器热侧出口通过第一阀门连接热管入口，第二路连接相变储热材料入口，相变储热材料出口通过第二阀门连接热管入口，储液罐里的有机工质经工质泵连通换热器冷侧入口，换热器冷侧出口连接闪蒸气入口，闪蒸器出口连接动力涡轮，闪蒸器里的过热蒸汽经动力涡轮进入冷凝器入口，冷凝器出口连接储液罐，动力涡轮与第一发电机同轴，第一发电机通过第一逆变装置连接蓄电池。2.根据权利要求1所述的一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统，其特征是：相变储热材料上方设置温差发电片，温差发电片上方设置冷却通道，冷却通道、冷凝器以及海水构成循环回路，温差发电片通过整流装置连接蓄电池。3.根据权利要求1或2所述的一种用于水下潜行器的太阳能温差能复合发电系统，其特征是：还包括透平发电装置，透平发电装置包括外壳，外壳里设置轮机叶片，轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：田润，何强，陈凌云，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：