一種基于激光供能技術(shù)的光-熱-電復(fù)合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光供能領(lǐng)域，尤其涉及到一種基于激光供能技術(shù)的光-熱-電復(fù)合
目.0
【背景技術(shù)】
[0002]輸電線路覆冰問題一直是影響中國電力裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的難題，其他國家也面臨著同樣的問題。2008年春，中國華中、華東和南方多省遭遇長時(shí)間的大面積的冰凍災(zāi)害，由于覆冰災(zāi)害，多處輸電線路出現(xiàn)斷線、倒塌事故。這些事故給群眾的生活帶來了重大影響，給社會(huì)財(cái)產(chǎn)造成了重大損失，因此及時(shí)把握覆冰發(fā)生、發(fā)展?fàn)顩r、采取有效的技術(shù)措施，防止斷線、倒塌等事故發(fā)生，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，變得緊迫而重要。
[0003]目前，對(duì)于覆冰導(dǎo)線的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的國內(nèi)外研宄，主要集中在以下兩個(gè)方面:一是通過視頻圖像進(jìn)行監(jiān)測(cè)，即在桿塔上安裝攝像機(jī)，直接觀察覆冰狀態(tài)；二是通過力學(xué)計(jì)算，即定量計(jì)算覆冰的厚度。目前，工程師們研制覆冰導(dǎo)線監(jiān)測(cè)裝置，在一定程度上為覆冰預(yù)警起到了積極作用，但在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)有的裝置依然存在一些問題。這些問題主要有監(jiān)測(cè)精度不夠高、穩(wěn)定性不夠好、終端電源不能持續(xù)工作、攝像頭容易被冰擋住、機(jī)械傳動(dòng)裝置易結(jié)冰、數(shù)據(jù)通信技術(shù)水平不高等。為了解決這些問題，工程師們嘗試過鋪設(shè)電纜給攝像頭直接供電，但是鋪設(shè)電纜不方便，電力設(shè)備受到電磁的干擾，有許多不利的地方。
[0004]針對(duì)上面存在的問題，開發(fā)利用清潔能源已經(jīng)成為解決高壓電力線覆冰導(dǎo)線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)問題實(shí)現(xiàn)供能的迫切需要。近年來，開發(fā)利用太陽能，光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)成為人們普遍的關(guān)注的問題。太陽能供能解決高壓電力線上器件受到電磁干擾的問題，但是還是存在一些問題。利用太陽能電池板給高壓電力設(shè)備供能可以解決設(shè)備受到電磁干擾的問題，但是還是存在自身的缺陷。例如，太陽能電池板易受到天氣的影響。
[0005]中國公開號(hào)為CN201319522Y “一種激光供能裝置”專利申請(qǐng)，此實(shí)用新型涉及高電壓電源領(lǐng)域，特別是一種激光電源。它包括激光模塊和分光模塊。該專利的激光電源僅僅是有線激光電源。中國公開號(hào)為CN 202435147 U “激光供能系統(tǒng)”專利申請(qǐng)，此專利是實(shí)用新型專利，其部件包括激光發(fā)射端和激光接收及轉(zhuǎn)換端，激光發(fā)射端、激光生成器和紅外感應(yīng)探測(cè)器組成，激光接收及轉(zhuǎn)換端由激光接收裝置、接收端底座和接收部件組成，所述激光生成器安裝安置在底座上，外圍布線有紅外感應(yīng)探測(cè)器；所述激光接收裝置安裝于接收端底座上，其后面接有轉(zhuǎn)換裝置，外圍布有紅外感應(yīng)探測(cè)器。該專利利用激光傳遞能量的技術(shù)輔以紅外監(jiān)控遠(yuǎn)距離無線為設(shè)備供能，擺脫了電線長短對(duì)使用設(shè)備的范圍的限制，也消除了電線存在的危險(xiǎn)，可以更安全、方便地使用各種電子設(shè)備。此專利是實(shí)用新型專利涉及一種供能裝置，具體地說是涉及無線激光供能裝置，并沒有考慮到此裝置工作在低溫環(huán)境中的情況。
[0006]本專利中描述的裝置不僅可以是有線激光供能而且可以是自由空間光供能。其次，具有集熱單元，可以保證低溫環(huán)境下器件的持續(xù)正常工作。但是現(xiàn)有技術(shù)和上述專利都沒有解決在容易受到冰雪覆蓋的環(huán)境下如何穩(wěn)定可靠地供能，以及光電轉(zhuǎn)換效率不高問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0008]一種基于激光供能技術(shù)的光-熱-電復(fù)合裝置，包括發(fā)電單元、集熱單元以及光電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于發(fā)電單元通過光電轉(zhuǎn)換裝置與集熱單元相連。
[0009]所述的發(fā)電單元包括激光器一、傳能通道、電源管理模塊，其特征在于激光器一與傳能通道相連，傳能通道與光電轉(zhuǎn)換裝置相連，光電轉(zhuǎn)換裝置與電源管理模塊相連。
[0010]所述的電源管理模塊包括匹配電路模塊、電源模塊、儲(chǔ)能模塊，其特征在于光電轉(zhuǎn)換裝置與匹配電路模塊相連，匹配電路后接電源模塊，電源模塊后接儲(chǔ)能模塊。
[0011]所述集熱單元包括傳感節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、光收發(fā)模塊、導(dǎo)熱片、遠(yuǎn)端處理單元、圓筒形腔體、保護(hù)模塊，其特征在于傳感節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)與遠(yuǎn)端處理單元相連，光收發(fā)模塊與遠(yuǎn)端處理單元通過導(dǎo)線相連，光電轉(zhuǎn)換裝置與導(dǎo)熱片相連，圓筒形腔體內(nèi)在放置傳感節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、光收發(fā)模塊、導(dǎo)熱片、遠(yuǎn)端處理單元，傳感保護(hù)模塊對(duì)六個(gè)部件器保護(hù)作用。
[0012]所述保護(hù)模塊包括PCB隔熱層、電絕緣層、防凍層、氟化液，其特征在與遠(yuǎn)端處理單元與PCB隔熱層相連，光收發(fā)模塊放在光電轉(zhuǎn)換裝置旁邊，電絕緣層包裹整個(gè)圓筒形腔體外側(cè)，防凍層包裹在電絕緣層的外側(cè)，氟化液填充于圓筒形腔體內(nèi)部，對(duì)內(nèi)部的傳感節(jié)點(diǎn)、監(jiān)控節(jié)點(diǎn)、光收發(fā)模塊、導(dǎo)熱片、遠(yuǎn)端處理單元進(jìn)行保護(hù)。
[0013]所述光電轉(zhuǎn)換裝置是光伏電池，該光伏電池可以是砷化鎵光伏電池、聚光型光伏電池，也可以是通用型光電器件。
[0014]所述傳能通道為傳能光纖或者為自由空間光能通道。
[0015]本發(fā)明是基于激光供能技術(shù)的光-熱-電裝置，解決了高壓電力線上電源無法持續(xù)工作、穩(wěn)定性不好、受電磁干擾等問題。本裝置中由于光伏電池的轉(zhuǎn)換效率高(最高可達(dá)到40%以上)，具有較好的溫度特性、抗輻射特性、較低的發(fā)電成本，從而保證了設(shè)備持續(xù)、穩(wěn)定的工作。
[0016]本發(fā)明的基于激光供能的光-熱-電裝置同時(shí)也解決了高壓電力線上設(shè)備凍結(jié)，機(jī)械裝置結(jié)冰的問題。傳統(tǒng)上，太陽能板是利用太陽能采光，將照射到的采光面上的太陽能盡可能的吸收，再將收集到的輻射能用于加熱供水或空氣等。太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的主要應(yīng)用，太陽能熱水器和太陽能熱電站。太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于無污染、可再生、能源使用免費(fèi)且無需運(yùn)輸。雖然太陽能電池板光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)已經(jīng)很成熟，但是光熱轉(zhuǎn)換受到環(huán)境的影響。本裝置采用的集熱單元，不受環(huán)境影響，即使在低溫環(huán)境下也可以正常工作，從而實(shí)現(xiàn)了覆冰導(dǎo)線的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施方式中所述激光供能的光-熱-電復(fù)合裝置框圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實(shí)施方式中所述激光供能的光-熱-電復(fù)合裝置的光伏發(fā)電原理圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實(shí)施方式中所述激光供能的光-熱-電復(fù)合裝置的集熱單元。
[0020]圖4為本發(fā)明實(shí)施方式中所述激光器光源自由空間光聚焦的示意圖。
[0021]圖5為本發(fā)明實(shí)施方式中所述激光器光源混合合束技術(shù)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0023]本裝置在無本地直流電源供應(yīng)的情況下，遠(yuǎn)端發(fā)電單元將激光器入射的光功率轉(zhuǎn)換為電功率，供應(yīng)后級(jí)電路持續(xù)工作；當(dāng)環(huán)境溫度正常時(shí)，集熱單元將發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量進(jìn)行疏散，防止電子器件溫度過高而不能正常工作；當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，一些器件有冰凍隱患，集熱單元將發(fā)電過程中產(chǎn)生的熱量加以收集，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)氖鑼?dǎo)與保護(hù)，保證低溫環(huán)境下的電子器件也可以持續(xù)正常工作。本發(fā)明專利采用光伏發(fā)電技術(shù)和熱傳導(dǎo)技術(shù)，在無本地供電的情況下，通過激光供能實(shí)現(xiàn)直流電源的持續(xù)供應(yīng)，并保證器件在低溫環(huán)境下穩(wěn)定工作。
[0024]圖1是本發(fā)明實(shí)施方式中所述激光供能的光-熱-電復(fù)合裝置框圖，如圖所示，一種基于激光供能技術(shù)的光-熱-電復(fù)合裝置，包括光電轉(zhuǎn)換裝置、發(fā)電單元及集熱單元以，其特征在于發(fā)電單元通過光電轉(zhuǎn)換裝置與集熱單元相連。
[0025]光電轉(zhuǎn)換裝置可以為光伏電池，該光伏電池可以是砷化鎵光伏電池、聚光型光伏電池，也可以是通用型光電器件。在本實(shí)施例中具體以光伏電池作為實(shí)施例。光伏電池的開路電壓可以是12V、6V、4V或者其它的開路電壓。
[0026]發(fā)電單元包括激光器一、傳能通道、電源管理模塊，其特征在于激光器一與傳能通道相連，傳能通道與光電轉(zhuǎn)換裝置相