本發(fā)明涉及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置。

背景技術(shù)：

水是生命之源，是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會的進(jìn)步，對淡水資源的需求和質(zhì)量將會不斷的提高。我國有長達(dá)1.8萬公里的海岸線，其中面積達(dá)500平方米以上的海島有6961個，它們不僅是海洋捕撈，近海養(yǎng)殖和海洋資源保護(hù)的基地，有的還是具有國防戰(zhàn)略意義的軍隊基地和邊防哨所。這其中的絕大多數(shù)海島淡水資源匱乏，且常常出現(xiàn)水質(zhì)不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的情況；有些海島根本就沒有淡水，主要依靠補給船補給淡水，費用大且較容易受天氣情況的影響。有些非常偏遠(yuǎn)的海島還存在著電力不足和無法供應(yīng)的情況，利用傳統(tǒng)的礦物燃料(煤、油)解決海水淡化能源問題，這不僅容易破壞海島的生態(tài)系統(tǒng)，而且運行和維護(hù)成本較高。

我國南海作為重要的海上戰(zhàn)略基地，需要不斷的完善各種基建工作，但由于淡水資源的匱乏，需要從內(nèi)陸運輸水資源滿足島上的用水需求。如上所述，如果采用其他能源來進(jìn)行海水淡化，容易破壞海島上的生態(tài)平衡，而且各種資源仍然需要從內(nèi)陸運輸，而不能就地取材進(jìn)行海水淡化，該問題是各島礁普遍存在的問題。

中國專利申請?zhí)枺?01010198014.0，公開了一種風(fēng)、光及海潮流清潔能源海水淡化裝置，包括依次連接的發(fā)電裝置、蓄電池組和海水淡化裝置，發(fā)電裝置包括風(fēng)力發(fā)電機組、太陽能電池板和海潮流發(fā)電裝置；海水淡化裝置包括提取泵、前置過濾器、保安過濾器、高壓泵、反滲透膜組件、水質(zhì)檢測表和淡水箱。海潮流發(fā)電裝置包括搖擺采能器、浮球連桿、傳動齒輪箱、直流發(fā)電機和錨鏈；搖擺采能器通過浮球連桿與傳動齒輪箱連接，傳動齒輪箱和直流發(fā)電機連接并通過錨鏈連接固定于海底。本發(fā)明對陸地依賴性較大，不能夠直接設(shè)置在海上獨立使用。

中國專利號：201510736223.9，公開了一種垂直球式深海中小型海水淡化器，包括：按方陣排列的9個預(yù)過濾球通過鉸鏈、加壓杠桿與加壓缸連接，結(jié)構(gòu)上部主要由蓄水箱、增壓泵與殺菌器等重要部分組成。整體結(jié)構(gòu)在海面下三十米深的位置，在該深度的海水壓力作用下，海水進(jìn)入預(yù)過濾球，經(jīng)過預(yù)處理的海水進(jìn)入加壓缸，同時由海浪推動預(yù)過濾球波動，即帶動加壓缸擺動加壓，加壓后進(jìn)入蓄水箱，再通過增壓泵進(jìn)入反滲透膜過濾器，實施反滲透淡化，最后經(jīng)過殺菌器殺菌后輸出淡水。該申請案只在海底設(shè)置海水淡化裝置，而沒有儲水缸，淡水輸送到水面上較為繁瑣，不便于使用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

1.發(fā)明要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中海水淡化裝置不能在海面獨立使用的不足，提供了一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，本發(fā)明通過反滲透作用進(jìn)行海水淡化，淡化效率高，并通過光伏發(fā)電模塊把光能轉(zhuǎn)化為電能，可直接在海面上獨立使用，適合在島礁上進(jìn)行發(fā)展利用。

2.技術(shù)方案

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：

本發(fā)明的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，主要由儲水缸、反滲透機構(gòu)、排水機構(gòu)和電力系統(tǒng)組成，所述的反滲透機構(gòu)是由過濾網(wǎng)包裹至少3個反滲透球組成，反滲透機構(gòu)設(shè)置在水面2米以下位置，并通過回流管與水面的儲水缸連接；所述排水機構(gòu)用于把儲水缸內(nèi)淡化水排出，電力系統(tǒng)中設(shè)置有3個光伏發(fā)電模塊，用于為排水機構(gòu)提供電能。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述反滲透機構(gòu)包括回流管、過濾網(wǎng)、支架體流管和反滲透球，回流管通過支路回流管與支架體流管連通，在支架體流管上連接有至少三個反滲透球，并通過過濾網(wǎng)將反滲透球罩住，反滲透球所過濾的淡水通過回流管輸送到儲水缸。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，與支架體流管相連的反滲透球下方還設(shè)置有附加的反滲透球，縱向相鄰的兩個反滲透球之間通過管道連接頭相連接。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述反滲透球由外向內(nèi)包括濾袋、活性炭層、反滲透膜和球形骨架，球形骨架圍成中心腔，外部海水通過反滲透作用進(jìn)入到中心腔。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述的儲水缸的上表面為平面結(jié)構(gòu)，且儲水缸的過中心點的直徑大于其高度。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，儲水缸上表面設(shè)置有透氣管，該透氣管上部為倒U形。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述儲水缸側(cè)壁上對稱設(shè)置有兩個耳環(huán)，在耳環(huán)中穿插繩索以限定儲水缸的位置。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述光伏發(fā)電模塊包括光伏組件、旋轉(zhuǎn)底座、伸縮桿和支桿，旋轉(zhuǎn)底座設(shè)置在儲水缸的上表面，光伏組件通過伸縮桿和支桿支撐在旋轉(zhuǎn)底座上方，伸縮桿用于調(diào)節(jié)光伏組件的傾斜角度；該光伏發(fā)電模塊所產(chǎn)生電能存儲在蓄電模塊中，通過蓄電模塊為排水機構(gòu)提供電能。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述光伏組件上設(shè)置有光強跟蹤器，伸縮桿和旋轉(zhuǎn)底座由對應(yīng)的電機驅(qū)動，光強跟蹤器和電機均與旋轉(zhuǎn)底座內(nèi)的處理器電連接，處理器根據(jù)接收的光強跟蹤器的信號來控制伸縮桿和旋轉(zhuǎn)底座的動作。

作為本發(fā)明更進(jìn)一步的改進(jìn)，所述排水機構(gòu)包括抽水泵、控制器、上水位檢測器和下水位檢測器，所述上水位檢測器和下水位檢測器設(shè)置在儲水缸的不同高度處以檢測儲水缸中的水位信息，并將檢測信號傳遞給控制器，通過控制器控制抽水泵的動作將淡水抽出。

3.有益效果

采用本發(fā)明提供的技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果：

(1)本發(fā)明的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，在海面上布置儲水缸，在海水內(nèi)設(shè)置反滲透機構(gòu)，結(jié)構(gòu)上下結(jié)合，位置空間得到較大的應(yīng)用，能夠直接進(jìn)行海水淡化；其次，該系統(tǒng)直接設(shè)置在海里，不需要占用陸地空間，利用三個陣列排布的光伏發(fā)電模塊自行發(fā)電提供排水動力，使資源得到合理的利用，而且不會產(chǎn)生污染，節(jié)能環(huán)保；此外，反滲透機構(gòu)具有一定的重力，保證了儲水缸的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，原理簡單；

(2)本發(fā)明的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，反滲透機構(gòu)包含過濾網(wǎng)和反滲透球，反滲透球由外向內(nèi)包括濾袋、活性炭層、反滲透膜和球形骨架，過濾網(wǎng)可以過濾掉海水中的水草或其他水生物，防止其附著在反滲透球外部，濾袋用于過濾小生物，活性炭層用于過濾微生物，反滲透膜用于過濾鹽分子，球形骨架用于提供支撐強度；反滲透機構(gòu)所處的深度越大，壓強越大，過濾效率越高；

(3)本發(fā)明的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，電力系統(tǒng)包括主要由三個光伏發(fā)電模塊組成，所產(chǎn)生電能存儲在蓄電模塊中，光伏發(fā)電模塊利用光能發(fā)電，相對于風(fēng)力發(fā)電和水力發(fā)電具有更高的發(fā)電效率；

(4)本發(fā)明的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，光伏組件上設(shè)置有光強跟蹤器，伸縮桿和旋轉(zhuǎn)底座由對應(yīng)的電機驅(qū)動，處理器根據(jù)接收的光強跟蹤器的信號來控制伸縮桿和旋轉(zhuǎn)底座的動作，使光伏組件始終處于較大的發(fā)電功率狀態(tài)，大大提高了發(fā)電效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中光伏發(fā)電模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中反滲透機構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中反滲透球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

示意圖中的標(biāo)號說明：101、儲水缸；102、耳環(huán)；103、連接底座；104、透氣管；201、水流發(fā)電機；202、防護(hù)管；203、蓄電模塊；301、光伏組件；302、旋轉(zhuǎn)底座；303、伸縮桿；304、支桿；401、抽水管；402、抽水泵；403、排水管；404、控制器；405、上水位檢測器；406、下水位檢測器；501、回流管；502、支路回流管；503、過濾網(wǎng)；504、支架體流管；505、管道連接頭；506、反滲透球；5061、濾袋；5062、活性炭層；5063、反滲透膜；5064、球形骨架；5065、中心腔。

具體實施方式

為進(jìn)一步了解本發(fā)明的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作詳細(xì)描述。

實施例1

結(jié)合圖1，本實施例的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，主要由儲水缸101、反滲透機構(gòu)、排水機構(gòu)和電力系統(tǒng)等組成，反滲透機構(gòu)是由過濾網(wǎng)503包裹至少3個反滲透球506組成，反滲透機構(gòu)設(shè)置在水面2米以下位置，并通過回流管501與水面的儲水缸101連接，在儲水缸101底部中心設(shè)置有連接底座103，回流管501上端固定在連接底座103上。

參看圖3，反滲透機構(gòu)包括回流管501、過濾網(wǎng)503、支架體流管504和反滲透球506，回流管501通過支路回流管502與支架體流管504連通，在支架體流管504上連接有至少三個反滲透球506，并通過過濾網(wǎng)503將反滲透球506罩住，反滲透球506所過濾的淡水通過回流管501輸送到儲水缸101。

本實施例中支架體流管504是由兩縱三橫的管道組成的框架，回流管501通過三根支路回流管502與支架體流管504相連通，在支架體流管504上連接有至少三個反滲透球506，該反滲透球506在組成支架體流管504的管道上陣列排布。為了提高海水淡化效率，需要設(shè)置較多的反滲透球506，因此，在與支架體流管504相連的反滲透球506下方還設(shè)置有附加的反滲透球506，即沿縱向排布多個反滲透球506，縱向相鄰的兩個反滲透球506之間通過管道連接頭505相連接。為了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，還可在最底層反滲透球506下方設(shè)置支架體流管504。

需要說明的是，管道連接頭505通過螺紋與各個反滲透球506連接，在管道連接頭505上設(shè)置有管道閥，如若有反滲透球506壞掉，既方便更換，又不會造成外部海水流入到反滲透球506內(nèi)部。

陣列排布的反滲透球506形成規(guī)則的矩形體，使用過濾網(wǎng)503將反滲透球506罩住，本實施例中該濾網(wǎng)是由直徑5mm的不銹鋼絲圍成的孔徑不大于1cm的立體網(wǎng)格，用于防止外部的水草或水生物破壞反滲透球506，而影響其正常使用。反滲透球506所過濾的淡水通過回流管501輸送到儲水缸101。為了使淡化水能夠快速進(jìn)入到儲水缸101中，在儲水缸101上部設(shè)置有透氣管104，該透氣管104上部為倒U形，一方面，可保證氣體的流通，另一方面，能夠避免海水進(jìn)入。

儲水缸101的上表面為平面結(jié)構(gòu)，儲水缸101下部為橢球形，儲水缸101的過中心點的直徑大于其高度，即截面上的寬度大于高度，確保重心的穩(wěn)定性。在海面上會有較大的波浪，如果是單獨漂浮在海面上的儲水缸，很容易翻倒，而反滲透機構(gòu)具有較大的重力，使儲水缸101下沉一定水位，進(jìn)一步保證了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

當(dāng)儲水缸101中蓄滿水后，通過排水機構(gòu)把儲水缸101內(nèi)淡化水排出。排水機構(gòu)中設(shè)置有水泵，該水泵所需電能由電力系統(tǒng)提供，且電力系統(tǒng)中的電能依靠光伏發(fā)電獲得。電力系統(tǒng)中設(shè)置有3個光伏發(fā)電模塊，該光伏發(fā)電模塊設(shè)置在儲水缸101上表面。儲水缸101側(cè)壁上對稱設(shè)置有兩個耳環(huán)102，在耳環(huán)102中穿插繩索以限定儲水缸101的位置，防止被水浪沖走。

排水機構(gòu)和電力系統(tǒng)可以設(shè)置在儲水缸上的平面結(jié)構(gòu)上，在平面結(jié)構(gòu)上便于固定。在海面上布置儲水缸，在海水內(nèi)設(shè)置反滲透機構(gòu)，結(jié)構(gòu)上下結(jié)合，位置空間得到較大的應(yīng)用，能夠直接進(jìn)行海水淡化；此外，該系統(tǒng)直接設(shè)置在海里，不需要占用陸地空間，還能夠自行發(fā)電提供排水動力，使資源得到合理的利用，而且不會產(chǎn)生污染，節(jié)能環(huán)保；此外，反滲透機構(gòu)具有一定的重力，保證了儲水缸的穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，原理簡單。

參看圖2，本實施例中的光伏發(fā)電模塊包括光伏組件301、旋轉(zhuǎn)底座302、伸縮桿303和支桿304，旋轉(zhuǎn)底座302設(shè)置在儲水缸101的上表面，光伏組件301通過伸縮桿303和支桿304支撐在旋轉(zhuǎn)底座302上方，兩個支桿304并列設(shè)置，伸縮桿303與兩個支桿304所在點組成等腰三角結(jié)構(gòu)，且支桿304和伸縮桿303上端均和光伏組件301底面鉸接，通過伸縮桿303的長度變化來調(diào)節(jié)光伏組件301的傾斜角度。旋轉(zhuǎn)底座302可相對儲水缸101轉(zhuǎn)動，根據(jù)所在緯度信息和當(dāng)?shù)靥柗轿?，手動設(shè)置好旋轉(zhuǎn)底座302的角度和伸縮桿303的高度，適于獲得較大的發(fā)電效率，也可通過電動自動控制旋轉(zhuǎn)角度和高度。該光伏發(fā)電模塊所產(chǎn)生電能存儲在蓄電模塊203中，通過蓄電模塊為排水機構(gòu)提供電能，富余的電能還可以作為生活用電使用。電力系統(tǒng)中的各種連接線采用防護(hù)管202包裹，減少海水對電線的腐蝕，進(jìn)一步提高防水效果。

實施例2

本實施例的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，其基本結(jié)構(gòu)與實施例1相同，其不同之處在于：在光伏組件301上設(shè)置光強跟蹤器，伸縮桿303和旋轉(zhuǎn)底座302由對應(yīng)的電機驅(qū)動，光強跟蹤器和電機均與旋轉(zhuǎn)底座302內(nèi)的處理器電連接，處理器根據(jù)接收的光強跟蹤器的信號來控制伸縮桿303和旋轉(zhuǎn)底座302的動作。該設(shè)置可使光伏組件301始終處于較大的發(fā)電功率狀態(tài)，發(fā)電效率有很大的提高。

在電力系統(tǒng)中還設(shè)置有水流發(fā)電機201，水流發(fā)電機201設(shè)置在儲水缸101底部，儲水缸101周向均勻分布有4個。需要說明的是，水流發(fā)電機201設(shè)置在儲水缸101底面以下位置，即水流發(fā)電機201的葉輪所處水位低于儲水缸101底面水位。因為儲水缸101會阻礙水流流動，而設(shè)置在其下部使水流發(fā)電機201獲得較好的水流沖擊效果，易于提高發(fā)電效率。此外，為了防止電線被海水腐蝕，電線均被防護(hù)管202包裹。

實施例3

結(jié)合圖4，本實施例的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，其基本結(jié)構(gòu)與實施例2相同，其不同之處在于：本實施例中的反滲透球506由外向內(nèi)包括濾袋5061、活性炭層5062、反滲透膜5063和球形骨架5064，球形骨架5064圍成中心腔5065，外部海水通過反滲透作用進(jìn)入到中心腔5065。濾袋5061用于過濾海里的小生物，活性炭層5062具有較強的吸附作用，形成較小的流通空間，用于過濾微生物；反滲透膜5063用于過濾鹽分子，球形骨架5064用于提供支撐強度，球形骨架5064上陣列排布著水流孔，該水流孔尺寸為0.6～2mm，壁厚為5～10mm，可采用不銹鋼材料制作，以保證強度。海水過濾模塊所處的深度越大，壓強越大，過濾效率越高，可以下放至100米深度的海水中，依靠海水的壓力進(jìn)行海水淡化。

實施例4

結(jié)合圖4，本實施例的一種能進(jìn)行海水淡化的海中光伏發(fā)電裝置，其基本結(jié)構(gòu)與實施例3相同，其不同之處在于：本實施例中排水機構(gòu)用于把儲水缸101內(nèi)淡化水排出，排水機構(gòu)包括抽水泵402、控制器404、上水位檢測器405和下水位檢測器406，所述上水位檢測器405和下水位檢測器406設(shè)置在儲水缸101的不同高度處以檢測儲水缸101中的水位信息。上水位檢測器405設(shè)置在儲水缸101內(nèi)部腔體的上部，當(dāng)檢測到水位信號時，把信號傳遞給控制器404，控制器404控制抽水泵402啟動，開始向外部排水。當(dāng)水位下降到下水位檢測器406位置時，把檢測的水位信號傳遞給控制器404，控制器404控制抽水泵402停止排水。

該海水淡化裝置設(shè)置在海面上，不會占用陸地空間，而且整個海水淡化過程不需要人為干涉，自動化程度高；由于整個系統(tǒng)的動力靠自行發(fā)電，也不會排放任何污染物，不會影響海水內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，環(huán)保節(jié)能。

本發(fā)明中把儲水缸與反滲透機構(gòu)相結(jié)合，利用反滲透機構(gòu)的重力及受到的水阻力來保證儲水缸的穩(wěn)定性，即便有相對較大的風(fēng)浪，儲水缸一般只會隨波浪上下起伏，而不會左右晃動，在相對較為平靜的海面具有較好的穩(wěn)定效果，滿足海水淡化的使用需求。

以上示意性的對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。