新型玻璃太陽能電池在鉆井平臺中的應用

段麗華

（渤海船舶職業(yè)學院，遼寧葫蘆島 125005）

0 引言

利用自然能源發(fā)電，是長期經(jīng)濟劃算的不二選擇，太陽能作為一種取之不竭用之不完的自然能源，它的采集和利用必將給世人帶來不小益處，因此，太陽能電池的普及和發(fā)展受到世人的看好。

海上鉆井平臺主要用于鉆探井的海上結構物。上裝鉆井、動力、通訊、導航等設備，以及安全救生和人員生活設施，是海上油氣勘探開發(fā)不可缺少的手段。因為其長期漂于海上，與大陸遠離，因此，海上鉆井平臺上生活與生產(chǎn)用電則只能靠自行發(fā)電， 如果一種新型的太陽能發(fā)電技術能被應用到海上鉆井平臺上，那對于海上鉆井平臺來說必然是一種既簡單又環(huán)保節(jié)能的發(fā)電方式。

本文就針對海上鉆井平臺生產(chǎn)生活住房照明中應用新型玻璃太陽能電池發(fā)電的問題做出幾點說明。

1 系統(tǒng)具體設計方案

1.1 玻璃太陽能電池的組成[1]

最近，美國芝加哥一家科研機構和德州儀器公司共同開發(fā)了可以透過光線的玻璃窗式太陽能電池，這種濕式電池可以作為窗戶玻璃直接安裝在窗框上，它不僅能利用室外的陽光，也可以把室內的光線轉換成電能，這個新型太陽能電池如1圖所示，是使用兩層平板玻璃，在一層玻璃的內側分別涂覆有導電膜和二氧化鈦多孔質膜，并在其上被覆色素，另一層玻璃的內側則只被覆有導電膜，兩層玻璃間封入膜狀電解液，形成夾層狀結構，兩層導電膜用導線聯(lián)接，二氧化鈦的作用是把由色素接收的電子傳導給正極導電膜，電解液則起到使負電流回到原處的作用，只要有電流的流動，電能就可以被儲存在蓄電池里。

1.2 蓄電池

一般為鉛酸電池，小微型系統(tǒng)中，也可用鎳氫電池、鎳鎘電池或鋰電池，本文采用鉛酸電池。其作用是在有光照時將玻璃太陽能電池所發(fā)出的電能儲存起來，到需要的時候再釋放出來。

1.3 逆變器

在很多場合，都需要提供220 VAC、110 VAC的交流電源。由于玻璃太陽能電池的直接輸出一般都是12 VDC、24 VDC、48 VDC。為能向220 VAC的電器提供電能，需要將玻璃太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)所發(fā)出的直流電能轉換成交流電能，因此需要使用 DC-AC逆變器。在某些場合，需要使用多種電壓的負載時，也要用到DC-DC逆變器，如將24 VDC的電能轉換成5 VDC的電能，如圖2所示：

1.4 接入方式

在照明系統(tǒng)中，由玻璃太陽能電池發(fā)出來的電能可以作為一種主電源，而原本的主電源（鉆井平臺主電源）在這里就作為一種輔助電源并網(wǎng)給照明燈供電，即在正常情況下，室內照明燈的電能由玻璃太陽能電池提供，當玻璃太陽能電池發(fā)電容量不能滿足照明需求時，就需要其輔助電源（鉆井平臺主電源）并入系統(tǒng)，共同向照明燈供電，但盡可能地利用玻璃太陽能電池電源。接入方案如圖3所示，并采用即插即用式供電方式[4]。

1.5 輔助電源（鉆井平臺主電源）并網(wǎng)保護

輔助電源（鉆井平臺主電源）并網(wǎng)保護除分布式電源機組的保護外 ,主要是配備孤島運行保護 ,簡稱孤島保護?！肮聧u” 是指配電線路或部分配電網(wǎng)與主網(wǎng)的連接斷開后 ,由輔助電源（鉆井平臺主電源）獨立供電形成的配電網(wǎng)絡。這種意外的孤島運行狀態(tài)是不允許的 ,可能會危害設備與人身安全[5]。

在輔助電源（鉆井平臺主電源）與配電網(wǎng)的連接點上 ,需要配備自動列裝置 ,即孤島保護。在檢測出現(xiàn)孤島運行狀后 ,迅速跳開分布式電源與配電網(wǎng)之間的聯(lián)絡開關。孤島保護的工作原理主要有欠壓/過壓保護、頻率變化率保護、相量移保護3 種。

2 結束語

采用玻璃太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)與現(xiàn)有主發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行可以有效降低主發(fā)電系統(tǒng)電力峰荷、緩解電壓驟降過負荷和堵塞、增加輸電裕度，并且大大提高供電可靠性。因此,可以說, 玻璃太陽能電池發(fā)電系統(tǒng)與主發(fā)電系統(tǒng)相結合是節(jié)省投資、降低能耗、提高電力系統(tǒng)可靠性和靈活性的主要方式。相信這套系統(tǒng)能為海上鉆井平臺的生產(chǎn)生活提供更加可靠地保障。

[1] 劍鳴. 玻璃窗式太陽能電池. 可再生能源， 2004,（2）:20-23.

[2] 徐丙垠, 李天友, 薛永端, 金文龍. 智能配電網(wǎng)講座第二講 分布式電源并網(wǎng)技術. 供用電, 2009,26（4）:22-27.

[3] 嚴俊 ,趙立飛. 儲能技術在分布式發(fā)電中的應用[J ].華北電力技術, 2006, （10）.

[4] 胡學浩. 分布式發(fā)電（電源）技術及其并網(wǎng)問題[J].

[5] 胡學浩.分布式發(fā)電（電源）技術及其并網(wǎng)問題[J].電工技術雜志, 2004, （10）: 125-126.