CN102322403B - 一种海上发电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用再生能源的发电系统，尤其涉及一种海上发电系统。为了解决海洋能发电设备形式单一，综合利用率低的问题，本发明提供一种综合的海上发电系统，包括能量采集装置、发电机组、工作平台和桩柱；其中，所述能量采集装置包括风力采集装置、波浪采集装置和水流采集装置；所述发电机组包括液压系统和发电机。本发明综合利用率高，发电效率高，对环境无污染；能量利用效率高、损耗少；发电系统稳定性更好，而且降低成本；可有效避免关键部件常年浸泡在水里，发生腐蚀或渗漏引起设备故障，同时也便于维护。
Description
—种海上发电系统技术领域[0001] 本发明涉及一种利用再生能源的发电系统，尤其涉及一种综合的海上发电系统。背景技术[0002]目前我国已成为全球第二大能源生产国和消费国，随着经济规模的进一步扩大，能源需求还会持续较快增加。[0003] 海洋发电有风能、波浪能、洋流能、潮汐能、海水温差能、盐度差能等[0004] 我国海洋风能资源丰富，但其分布具有地域性和季节性变化。我国陆地海岸线长达18000km，沿海地区多为经济发达地区，用电需求量大。海上风电场的建设不仅可以缓解沿海地区紧缺问题，而且沿海城市近，而城市正是电力负荷中心，电能供需方接近，可以减少输电损耗。[0005] 波浪能具有能量密度高、分布面广等优点。它是一种取之不竭的可再生清洁能源。尤其是在能源消耗较大的冬季，可以利用的波浪能能量也最大。[0006] 在海洋运动中，洋流循着一定的路线周而复始地运动着，其规模比起陆地上的巨江大川则要大出成千上万倍。中国的洋流能源也很丰富，沿海洋流的理论平均功率为1.4亿千瓦。[0007] 海洋能储量是非常巨大的，如何能安全、可靠、高效的利用海洋能是迫切需要解决的。现有的利用海洋能的发电设备形式单一，不能达到综合利用的目的。发明内容[0008] 为了解决海洋能发电设备形式单一，综合利用率低的问题，本发明提供一种综合的海上发电系统。[0009] 本发明的技术方案是:一种海上发电系统，包括能量采集装置、发电机组、工作平台和桩柱；其中，所述能量采集装置包括风力采集装置、波浪采集装置和水流采集装置；所述发电机组包括液压系统和发电机。[0010] 所述桩柱垂直固定于海底，工作平台固定于桩柱顶部，风力采集装置位于工作平台上方，波浪采集装置位于桩柱与海面连接处，水流采集装置位于桩柱下部。[0011] 所述风力采集装置包括风轮、支撑柱和传动机构A ;所述波浪采集装置包括浮筒和传动机构B ;所述水流采集装置包括涡轮和传动机构C。[0012] 所述风力采集装置通过传动机构A与液压系统连接，所述波浪采集装置通过传动机构B与液压系统连接，所述水流采集装置通过传动机构C与液压系统连接。[0013] 所述液压系统与发电机连接；所述发电机固定在工作平台上。[0014] 所述液压系统包括液压泵、液压马达、油箱和油管，液压马达通过联轴器A与发电机相连，液压泵与液压马达之间、液压马达与油箱之间、油箱与液压泵之间，分别设置油管相连接；所述液压泵包括液压泵A、液压泵B和液压泵C ;所述液压马达和油箱固定在工作平台上。[0015] 所述风轮包括主轴、支撑架A和风叶，支撑柱垂直固定于工作平台上，风轮固定于支撑柱的顶端，所述风轮通过传动机构A与液压泵A相连。[0016] 所述传动机构A包括增速机，所述风轮的主轴与增速机相连，增速机通过联轴器B与液压泵A相连。[0017] 所述浮筒套在桩柱上，浮筒通过传动机构B与液压泵B连接。[0018] 所述传动机构B包括绳索、滑轮组和卷扬机；所述卷扬机与液压泵B连接，所述卷扬机和液压泵B固定在工作平台上；所述滑轮组包括滑轮A、滑轮B和滑轮C，滑轮A和滑轮B固定于工作平台上，滑轮C固定于桩柱上；绳索一端连接于浮筒上部，另一端通过滑轮A绕过卷扬机和滑轮B后，穿过浮筒与桩柱之间的空隙，绕过滑轮C连接于浮筒底部；所述绳索的数量为大于等于3的整数。[0019] 所述涡轮通过传动机构C与液压泵C连接。[0020] 所述涡轮包括机壳、支撑架B和叶片，机壳为中空结构，套在桩柱上，所述叶片与桩柱平行，通过支撑架B与机壳连接。[0021] 所述传动机构C包括传动齿轮和变速齿轮，传动齿轮和变速齿轮啮合，变速齿轮直接固定在液压泵C的输入轴上，所述传动齿轮固定于涡轮的机壳上。[0022] 所述传动机构C包括传动链条和飞轮，传动链条和飞轮啮合，所述飞轮直接固定在液压泵C的输入轴上，所述传动链条固定于涡轮的机壳上。[0023] 本发明的有益效果在于:[0024] 1、本发明采用三种能源进行发电，且三种能源皆为可再生的环保能源，综合利用率高，发电效率高，对环境无污染。[0025] 2、本发明采用液压系统进行能量传输和转换，能量利用效率高、损耗少。[0026] 3、本发明的桩柱采用格构柱式结构方式，这种结构方式能增强桩柱的抗弯性能，并且节省材料,不仅使整个发电系统稳定性更好,而且降低成本。[0027] 4、本发明的发电机、液压马达和油箱安装于伸出水面的工作平台上，可有效避免关键部件常年浸泡在水里，发生腐蚀或渗漏引起设备故障，同时也便于维护。附图说明[0028] 图1是本发明的整体结构示意图；[0029] 图2是本发明中风轮的结构示意图之一；[0030] 图3是本发明中风轮的结构示意图之二 ；[0031] 图4是本发明中传动机构B的结构示意图；[0032] 图5是本发明中水流采集装置III的结构示意图之一；[0033] 图6是本发明中涡轮的结构示意图之一；[0034] 图7是本发明中水流采集装置III的结构示意图之二 ；[0035] 图8是本发明中涡轮的结构示意图之二 ；[0036] 图9是本发明中液压系统的结构示意图；[0037] 图10是本发明中桩柱6的结构示意图。[0038] 其中，1、风力采集装置，I1、波浪采集装置，II1、水流采集装置，1、工作平台，2、发电机，3、联轴器A，4、液压马达，5、油箱，6、桩柱，101、风叶，102、支撑架A，103、主轴，104、增速机，105、联轴器B，106、液压泵A，107、支撑柱，108、轴承A，109、轴承座A，110、油管A，111、油管B, 201、滑轮A，202、滑轮B, 203、联轴器C，204、液压泵B, 205、卷扬机，206、绳索，207、浮筒，208、滑轮C，209、油管C，210、油管D，301、叶片，302、支撑架B, 303、机壳，304、传动齿轮，305、变速齿轮，306、液压泵C，307、轴承B，308、轴承座B，309、传动链条，310、飞轮，311、油管E，312、油管F。具体实施方式[0039] 以下结合附图和实施例具体说明本发明。[0040] 实施例1[0041] 参见图1，本发明包括能量采集装置、发电机组、工作平台I和桩柱6;其中，能量采集装置包括风力采集装置1、波浪采集装置II和水流采集装置III。桩柱6垂直固定于海底，工作平台I固定于桩柱6顶部，发电机组包括液压系统和发电机2 ;液压系统与发电机2连接；发电机2固定在工作平台I上。液压系统包括液压泵、液压马达4、油箱5和油管，液压马达4通过联轴器A3与发电机2相连，液压泵与液压马达4之间、液压马达4与油箱5之间、油箱5与液压泵之间，分别设置油管相连接；液压泵包括液压泵A106、液压泵B204和液压泵C306 ;液压马达4和油箱5固定在工作平台I上。[0042] 参见图1和图2，风力采集装置I位于工作平台I上方，包括风轮、支撑柱107和传动机构A ;所述风轮包括主轴103、支撑架A102和风叶101，支撑柱107垂直固定于工作平台I上，风轮固定于支撑柱107的顶端，传动机构A包括增速机104，风轮的主轴103与增速机104相连，增速机104通过联轴器B105与液压泵A106相连。[0043] 参见图2和图3，风叶101与支撑架A102之间通过轴承A108连接，轴承座A109固定在风叶101上，与支撑架A102上的轴承A108连接配合，风叶101可绕轴承A108相对于支撑架A102转动。风叶101的数量为大于或等于3个。[0044] 参见图1和图4，波浪采集装置II位于桩柱6与海面连接处，包括浮筒207和传动机构A，所述浮筒207套在桩柱6上，浮筒207通过传动机构B与液压泵B204连接。传动机构B包括绳索206、滑轮组和卷扬机205 ;卷扬机205通过联轴器C203与液压泵B204连接，卷扬机205和液压泵B204固定在工作平台I上；滑轮组包括滑轮A201、滑轮B202和滑轮C208，滑轮A201和滑轮B202固定于工作平台上，滑轮C208固定于桩柱6上；绳索206一端连接于浮筒207上部，另一端通过滑轮A201绕过卷扬机205和滑轮B 202后，穿过浮筒207与桩柱6之间的空隙，绕过滑轮C208连接于浮筒207底部；绳索206的数量为大于等于3的整数。[0045] 参见图1和图5，水流采集装置III位于桩柱6下部，包括涡轮和传动机构C，涡轮通过传动机构C与液压泵C306连接。涡轮包括机壳303、支撑架B302和叶片301，机壳303为中空结构，套在桩柱6上，叶片301与桩柱6平行，通过支撑架B302与机壳303连接。传动机构C包括传动齿轮304和变速齿轮305，传动齿轮304和变速齿轮305啮合，变速齿轮305直接固定在液压泵C306的输入轴上，传动齿轮304固定于涡轮的机壳303上。[0046] 参见图5和图6，叶片301与支撑架B302之间通过轴承B307连接，轴承座B308固定在叶片301上，与支撑架B302上的轴承B307连接配合，叶片301可绕轴承B307相对于支撑架B302转动。叶片301的数量为大于或等于3个。[0047] 参见图1和图9,油管包括油管A、油管B、油管C、油管D、油管E和油管F。液压泵A106通过油管AllO与油箱5连接，通过油管Blll与液压马达4连接。液压泵B204通过油管C209与油箱5连接，通过油管D210与液压马达4连接。液压泵C306通过油管E311与油箱5连接，通过油管F312与液压马达4连接。[0048] 参见图10，桩柱6为格构柱式结构，桩柱6包括N个柱体7，各柱体7之间通过补强板8连接，N为大于等于3的整数。[0049] 本实施例的工作过程如下:[0050] 风叶101在风力的作用下带动风轮的主轴103转动，主轴103的转动经增速机104增速后，通过联轴器B105将机械运动传递到液压泵A106，经液压泵A106将机械能转换成液压能；液压泵A106将液压油经油管Bll I输送至液压马达4驱动其转动，将液压能转换成机械能。[0051] 浮筒207在波浪能的作用下沿桩柱6上下往复运动，浮筒207通过绳索206带动卷扬机205转动，将动能传递到卷扬机205 ;卷扬机205带动液压泵B204进行往复运动，将动能转换成液压能；液压泵B204通过油管D210将液压能输送至液压马达4，带动液压马达4旋转，将液压能转换成机械能。[0052] 叶片301在海流的作用下，带动机壳303上固定的传动齿轮304绕桩柱6做旋转运动，传动齿轮304带动变速齿轮305，将机械运动加速后直接带动液压泵C306转动，经液压泵C306将机械能转换成液压能；液压泵C306将液压油经油管F312输送至液压马达4驱动其转动，将液压能转换成机械能。[0053] 由于液压马达4转动产生的巨大扭矩通过联轴器A3驱动发电机2的转子旋转，当转子旋转时对于定子就形成相对的切割磁力线运动，最终将机械能转换成电能。[0054] 实施例2[0055] 参见图7和图8，传动机构C包括传动链条309和飞轮310，传动链条309和飞轮310啮合，飞轮310直接固定在液压泵C306的输入轴上，传动链条309固定于涡轮的机壳303 上。[0056] 本实施例的工作过程如下:[0057] 叶片301在海流的作用下，带动机壳303上固定的传动链条309绕桩柱6做旋转运动，传动齿轮304带动飞轮310，将机械运动加速后直接带动液压泵C306转动，经液压泵C306将机械能转换成液压能；液压泵C306将液压油经油管F312输送至液压马达4驱动其转动，将液压能转换成机械能。[0058] 其他同实施例1。
Claims (7)
1.一种海上发电系统，其特征在于，包括能量采集装置、发电机组、工作平台和桩柱；其中，所述能量采集装置包括风力采集装置、波浪采集装置和水流采集装置；所述发电机组包括液压系统和发电机； 所述桩柱垂直固定于海底，工作平台固定于桩柱顶部，风力采集装置位于工作平台上方，波浪采集装置位于桩柱与海面连接处，水流采集装置位于桩柱下部； 所述风力采集装置包括风轮、支撑柱和传动机构A ； 所述波浪采集装置包括浮筒和传动机构B ； 所述水流采集装置包括涡轮和传动机构C ； 所述风力采集装置通过传动机构A与液压系统连接，所述波浪采集装置通过传动机构B与液压系统连接，所述水流采集装置通过传动机构C与液压系统连接； 所述液压系统与发电机连接； 所述发电机固定在工作平台上； 所述液压系统包括液压泵、液压马达、油箱和油管，液压马达通过联轴器A与发电机相连，液压泵与液压马达之间、液压马达与油箱之间、油箱与液压泵之间，分别设置油管相连接；所述液压泵包括液压泵A、液压泵B和液压泵C ;所述液压马达和油箱固定在工作平台上； 所述风轮包括主轴、支撑架A和风叶，支撑柱垂直固定于工作平台上，风轮固定于支撑柱的顶端，所述风轮通过传动机构A与液压泵A相连； 所述涡轮包括机壳、支撑架B和叶片，机壳为中空结构，套在桩柱上，所述叶片与桩柱平行，通过支撑架B与机壳连接。
2.根据权利要求1所述的海上发电系统，其特征在于，所述传动机构A包括增速机，所述风轮的主轴与增速机相连，增速机通过联轴器B与液压泵A相连。
3.根据权利要求1所述的海上发电系统，其特征在于，所述浮筒套在桩柱上，浮筒通过传动机构B与液压泵B连接。
4.根据权利要求3所述的海上发电系统，其特征在于，所述传动机构B包括绳索、滑轮组和卷扬机；所述卷扬机与液压泵B连接，所述卷扬机和液压泵B固定在工作平台上；所述滑轮组包括滑轮A、滑轮B和滑轮C，滑轮A和滑轮B固定于工作平台上，滑轮C固定于桩柱上；绳索一端连接于浮筒上部，另一端通过滑轮A绕过卷扬机和滑轮B后，穿过浮筒与桩柱之间的空隙，绕过滑轮C连接于浮筒底部；所述绳索的数量为大于等于3的整数。
5.根据权利要求1所述的海上发电系统，其特征在于，所述涡轮通过传动机构C与液压泵C连接。
6.根据权利要求5所述的海上发电系统，其特征在于，所述传动机构C包括传动齿轮和变速齿轮，传动齿轮和变速齿轮啮合，变速齿轮直接固定在液压泵C的输入轴上，所述传动齿轮固定于润轮的机壳上。
7.根据权利要求5所述的海上发电系统，其特征在于，所述传动机构C包括传动链条和飞轮，传动链条和飞轮啮合，所述飞轮直接固定在液压泵C的输入轴上，所述传动链条固定于润轮的机壳上。
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