新型玻璃太陽能電池在鉆井平臺中的應用

段麗華

（渤海船舶職業學院，遼寧葫蘆島 125005）

0 引言

利用自然能源發電，是長期經濟劃算的不二選擇，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用電則只能靠自行發電， 如果一種新型的太陽能發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保節能的發電方式。

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

1 系統具體設計方案

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電系統所發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

在照明系統中，由玻璃太陽能電池發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，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）并網保護

輔助電源（鉆井平臺主電源）并網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。“孤島” 是指配電線路或部分配電網與主網的連接斷開后 ,由輔助電源（鉆井平臺主電源）獨立供電形成的配電網絡。這種意外的孤島運行狀態是不允許的 ,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）與配電網的連接點上 ,需要配備自動列裝置 ,即孤島保護。在檢測出現孤島運行狀后 ,迅速跳開分布式電源與配電網之間的聯絡開關。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電系統與現有主發電系統并網運行可以有效降低主發電系統電力峰荷、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, 玻璃太陽能電池發電系統與主發電系統相結合是節省投資、降低能耗、提高電力系統可靠性和靈活性的主要方式。相信這套系統能為海上鉆井平臺的生產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. 智能配電網講座第二講 分布式電源并網技術. 供用電, 2009,26（4）:22-27.

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

[4] 胡學浩. 分布式發電（電源）技術及其并網問題[J].

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