新型玻璃太阳能电池在钻井平台中的应用

段丽华

（渤海船舶职业学院，辽宁葫芦岛 125005）

0 引言

利用自然能源发电，是长期经济划算的不二选择，太阳能作为一种取之不竭用之不完的自然能源，它的采集和利用必将给世人带来不小益处，因此，太阳能电池的普及和发展受到世人的看好。

海上钻井平台主要用于钻探井的海上结构物。上装钻井、动力、通讯、导航等设备，以及安全救生和人员生活设施，是海上油气勘探开发不可缺少的手段。因为其长期漂于海上，与大陆远离，因此，海上钻井平台上生活与生产用电则只能靠自行发电， 如果一种新型的太阳能发电技术能被应用到海上钻井平台上，那对于海上钻井平台来说必然是一种既简单又环保节能的发电方式。

本文就针对海上钻井平台生产生活住房照明中应用新型玻璃太阳能电池发电的问题做出几点说明。

1 系统具体设计方案

1.1 玻璃太阳能电池的组成[1]

最近，美国芝加哥一家科研机构和德州仪器公司共同开发了可以透过光线的玻璃窗式太阳能电池，这种湿式电池可以作为窗户玻璃直接安装在窗框上，它不仅能利用室外的阳光，也可以把室内的光线转换成电能，这个新型太阳能电池如1图所示，是使用两层平板玻璃，在一层玻璃的内侧分别涂覆有导电膜和二氧化钛多孔质膜，并在其上被覆色素，另一层玻璃的内侧则只被覆有导电膜，两层玻璃间封入膜状电解液，形成夹层状结构，两层导电膜用导线联接，二氧化钛的作用是把由色素接收的电子传导给正极导电膜，电解液则起到使负电流回到原处的作用，只要有电流的流动，电能就可以被储存在蓄电池里。

1.2 蓄电池

一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池，本文采用铅酸电池。其作用是在有光照时将玻璃太阳能电池所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。

1.3 逆变器

在很多场合，都需要提供220 VAC、110 VAC的交流电源。由于玻璃太阳能电池的直接输出一般都是12 VDC、24 VDC、48 VDC。为能向220 VAC的电器提供电能，需要将玻璃太阳能电池发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用 DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24 VDC的电能转换成5 VDC的电能，如图2所示：

1.4 接入方式

在照明系统中，由玻璃太阳能电池发出来的电能可以作为一种主电源，而原本的主电源（钻井平台主电源）在这里就作为一种辅助电源并网给照明灯供电，即在正常情况下，室内照明灯的电能由玻璃太阳能电池提供，当玻璃太阳能电池发电容量不能满足照明需求时，就需要其辅助电源（钻井平台主电源）并入系统，共同向照明灯供电，但尽可能地利用玻璃太阳能电池电源。接入方案如图3所示，并采用即插即用式供电方式[4]。

1.5 辅助电源（钻井平台主电源）并网保护

辅助电源（钻井平台主电源）并网保护除分布式电源机组的保护外 ,主要是配备孤岛运行保护 ,简称孤岛保护。“孤岛” 是指配电线路或部分配电网与主网的连接断开后 ,由辅助电源（钻井平台主电源）独立供电形成的配电网络。这种意外的孤岛运行状态是不允许的 ,可能会危害设备与人身安全[5]。

在辅助电源（钻井平台主电源）与配电网的连接点上 ,需要配备自动列装置 ,即孤岛保护。在检测出现孤岛运行状后 ,迅速跳开分布式电源与配电网之间的联络开关。孤岛保护的工作原理主要有欠压/过压保护、频率变化率保护、相量移保护3 种。

2 结束语

采用玻璃太阳能电池发电系统与现有主发电系统并网运行可以有效降低主发电系统电力峰荷、缓解电压骤降过负荷和堵塞、增加输电裕度，并且大大提高供电可靠性。因此,可以说, 玻璃太阳能电池发电系统与主发电系统相结合是节省投资、降低能耗、提高电力系统可靠性和灵活性的主要方式。相信这套系统能为海上钻井平台的生产生活提供更加可靠地保障。

[1] 剑鸣. 玻璃窗式太阳能电池. 可再生能源， 2004,（2）:20-23.

[2] 徐丙垠, 李天友, 薛永端, 金文龙. 智能配电网讲座第二讲 分布式电源并网技术. 供用电, 2009,26（4）:22-27.

[3] 严俊 ,赵立飞. 储能技术在分布式发电中的应用[J ].华北电力技术, 2006, （10）.

[4] 胡学浩. 分布式发电（电源）技术及其并网问题[J].

[5] 胡学浩.分布式发电（电源）技术及其并网问题[J].电工技术杂志, 2004, （10）: 125-126.