CN102146890B - 用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台 - Google Patents

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Abstract

一种风能发电技术领域的用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台,包括:风机、支撑平台和系泊系统,风机与支撑平台固定连接,支撑平台漂浮于水面并与系泊系统的一端固定相连,系泊系统的另一端固定设置于海底。本发明通过平台上下运动挤压浮体内的水通过驱动叶轮带动发电机作业,从而实现风能波浪能联合发电。本发明能量转换步骤少,结构简单,易于实现,维护方便,可广泛应用于深水海域。

Description

用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台
技术领域
[0001] 本发明涉及的是一种风能发电技术领域的装置,具体是一种用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台。
背景技术
[0002] 风能和波浪能都是清洁的可再生的能源,在当今世界传统能源紧缺的形势下,对风能和波浪能的开发和利用已成为解决能源问题的一个有效途径。
[0003] 人们对风能的利用研究已有多年的历史,目前国内外的风电场开发集中在陆上和浅水区域。据统计,在水深0〜30m的近海水域处 的海上风力资源有430GW,在水深60〜900m处的海上风力资源能达到1533GW。随着风能开发的发展和陆地与浅水资源的限制,风电场建设将逐渐向更深水域发展。随着水深的增大,适用于浅水区域的固定式海上风机的设计难度和成本将大大增加,从技术性和经济性上考虑,浮式风机基础将是更好的选择。浮式风机根据支撑平台的不同可分为SPAR式、张力腿式和驳船式。
[0004]自1799年法国人设计研制出波能转换装置,世界上出现了各种各样的波浪发电设想和装置,其绝大多数为能量的三级转换:首先将波浪能转换为机械能,再通过水轮机、空气透平、液压缸及连杆、马达等机构将得到的机械能转换为旋转机械能,再通过发电机将旋转机械能转换为电能。根据波浪能转换为机械能的方式,波浪能发电可分为振荡水柱技术、後式技术、越浪技术、摆式技术、浮子技术和鸭式技术等。
[0005] 经过对现有技术的检索发现,中国专利申请号200910213664. 5,公开日2010年06月16日公开了“一种漂浮直驱式波浪能装置”,该装置包括运动部件、阻尼板以及设置于运动部件套筒内的定子轴和弹簧。运动部件内设置感应线圈,定子轴中间部分镶嵌磁铁,弹簧连接定子轴与运动部件,定子轴下端通过定位轴与阻尼板连接,阻尼板底端配有锚系与水底相连。但该发明只能用于浅水海域,每个系统都需要配备单独的系泊设备和输电系统,经济性一般,要实现大规模发电比较困难。发明内容
[0006] 本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台,通过平台上下运动挤压浮体内的水通过驱动叶轮带动发电机作业,从而实现风能波浪能联合发电。本发明能量转换步骤少,结构简单,易于实现,维护方便,可广泛应用于深水海域。
[0007] 本发明是通过以下技术方案实现的,本发明包括:风机、支撑平台和系泊系统,其中:风机与支撑平台固定连接,支撑平台漂浮于水面并与系泊系统的一端固定相连,系泊系统的另一端固定设置于海底。
[0008] 所述的风机包括:风机叶片、毂、风能发电机舱和支撑塔,其中:风机叶片固定在毂上,毂与风能发电机舱相连且固定设置于支撑塔的顶部,支撑塔的下部固定设置于支撑平台上。
[0009] 所述的支撑平台包括:浮体、叶轮、传动装置、波浪能发电机与输电装置,其中:叶轮、传动装置、波浪能发电机与输电装置分别设置于浮体内,传动装置的两端分别与叶轮和发电机相连,发电机与输电装置相连,传动装置和叶轮位于水平面以下。
[0010] 本发明的工作原理是:风能发电部分与浮式海上风机工作原理相同,由风能转化为风机叶片的机械能并驱动毂里的发电机工作。支撑平台在海洋环境中运动,计算得知其绕轴的摇动都很小,沿轴运动中垂向的垂荡运动最大。浮体用张紧式系泊缆与海底相连,在垂向上基本不运动,则支撑平台的垂荡运动挤压平台内部的水通过管道往腔体排,急速水流驱动叶轮转动,通过传动装置带动支撑平台里的发电机工作。
[0011] 本发明中的能量转换过程如下:风驱动风机叶片转动,将风能转化为机械能;风机叶片驱动毂内的发电机工作,将机械能转化为电能。波浪的运动带动平台的运动,浮体和平台所组成的类似活塞将内部的海水挤压通过管道使其急速流向腔体,将波浪能转化为水流的动能;急速水流驱动叶轮转动,将水流动能转化为机械能;叶轮通过传动装置带动支撑平台内的发电机工作,将机械能转化为电能。
[0012] 本发明是在深水作业的浮式风机的基础上进一步利用波浪能而设计的,装置结构 简单,发电设备在平台内,不受海水腐蚀且易于维修。对于风机支撑平台,浮体的设置减小了排水体积,可减少压载重量。在深海海域,平台垂荡运动具有与波浪相近的运动周期,配置张紧式系泊的浮体在平台的开槽内垂向运动,可保证波浪能发电系统长期稳定工作。与其他利用波浪能转化电能装置相比,本发明具有能量转换步骤少,易于实现,发电设备和控制系统布置在浮体内部,维护方便,不受环境限制、可大规模发电等优点,其发电量大小与平台大小和布置的装置数量有关,在风浪大的海域能获得更多的电能。风能和波浪能发电共用一套输电装置,减少重复投入,实现联合发电,提高经济性能。
附图说明
[0013] 图I是本发明的主视图。
[0014] 图2是本发明的侧视图。
[0015] 图3是本发明的俯视图。
具体实施方式
[0016] 下面对本发明的实施例作详细说明,本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
[0017] 如图1-3所示,本实施例包括:风机I、支撑平台2和系泊系统3,其中:风机I与支撑平台2固定连接,支撑平台2漂浮于水面并与系泊系统3的一端固定相连,系泊系统3的另一端固定设置于海底。
[0018] 所述的风机I包括:风机叶片4、毂5、风能发电机11舱6和支撑塔7,其中:风机叶片4固定在毂5上,毂5与风能发电机11舱6相连且固定设置于支撑塔7的顶部,支撑塔7的下部固定设置于支撑平台2上。
[0019] 所述的支撑平台2包括:浮体8、叶轮9、传动装置10、波浪能发电机11与输电装置12,其中:叶轮9、传动装置10、波浪能发电机11与输电装置12分别设置于浮体8内,传动装置10的两端分别与叶轮9和发电机11相连,发电机11与输电装置12相连,传动装置10和叶轮9位于水平面以下。[0020] 所述的浮体8为空心圆柱型结构,该浮体与平台构成的内部空间通过管道与支撑平台2内的多个腔体13相连通。
[0021] 所述的浮体8的四周设有键形凸起14。
[0022] 本实施例的工作原理是:风驱动叶片转动,带动毂5内的发电机11作业。浮体8通过张紧式系泊缆与海底相连,保持垂向的位置不变。平台通过系泊缆与海底连接,平台在波浪中运动时,沿着槽作相对于浮体8的垂向运动。当平台向下运动时挤压平台与浮体8构成空间内的水往外排,通过管道形成急速水流冲向腔体13,驱动叶轮9转动,通过传动装 置10带动发电机11作业;当向上运动时,往平台内补充海水,准备下一周期作业。风机I毂5内的发电机11和平台内部的多个发电机11通过输电装置12往外输电。

Claims (3)

1. 一种用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台,包括:风机、支撑平台和系泊系统,其中:风机与支撑平台固定连接,支撑平台漂浮于水面并与系泊系统的一端固定相连,系泊系统的另一端固定设置于海底,其特征在于:所述的支撑平台包括:浮体、叶轮、传动装置、波浪能发电机与输电装置,其中:叶轮、传动装置、波浪能发电机与输电装置分别设置于浮体内,传动装置的两端分别与叶轮和发电机相连,发电机与输电装置相连,传动装置和叶轮位于水平面以下;所述的浮体为空心圆柱型结构,该浮体的外部沿圆周均布多个腔体; 所述的腔体与支撑平台的内部相连通。
2.根据权利要求I所述的用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台,其特征是,所述的风机包括:风机叶片、毂、风能发电机舱和支撑塔,其中:风机叶片固定在毂上,毂与风能发电机舱相连且固定设置于支撑塔的顶部,支撑塔的下部固定设置于支撑平台上。
3.根据权利要求I所述的用于深海的系泊浮式风能波浪能联合发电平台,其特征是,所述的浮体的四周设有键形凸起。
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