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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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