CN102486160A - 一种海上风力发电机组 - Google Patents

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陈秋红
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Abstract

本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种海上风力发电机组，包括基础、塔筒、风机叶轮、发电机、风机变流器、变压器，还包括海洋能发电装置，该海洋能发电装置固定于所述基础上，且该海洋能发电装置的电量输出端与所述变压器的电量输入端连接。这种结构的海上风力发电机组不需采用较大型号的风力发电机组即可具备较大的发电容量，风力发电机组的吊装较容易，无需起重量较大的起吊设备，安装成本较低；无需增加基础及塔筒的尺寸和强度，可降低海上风力发电机组的成本。

Description

一种海上风力发电机组
技术领域
本发明涉及海上风电技术领域，尤其涉及一种具有较大发电容量的海上风力发电机组。
背景技术
随着社会能源问题、气候问题、环境问题的日益突出，可再生资源的利用日益受到重视。风力发电具有资源丰富、环境效益好，产业化水平高、发电成本相对较低的优点，已成为可再生资源利用的重要途径。
风力发电机组是一种将风能转化为机械能的动力机械，风力发电机组是利用风力带动风轮的叶片旋转、再通过增速机将旋转的速度提升来促使发电机发电。
海上风电具有风能资源储量大、环境污染小、不占用土地资源、不浪费耕地、对噪音要求较低等优点，其发展的前景非常的广阔。
现有技术中，可用于海上风电的海上风力发电机组一般是将风力发电机组通过塔筒、基础安装在海面上。常见的海上风力发电机组通常包括塔筒、基础、风机风轮、主轴、增速机、发电机、风机变流器、变压器及电网。
塔筒通过基础呈竖直状立于海面上，风机风轮、增速机、发电机、风机变流器、变压器设于塔筒的底部或上端，主轴的一端与风机风轮的轮毂连接，主轴的另一端与增速箱的输入端连接，增速箱的动力输出端与发电机的动力输入端连接，发电机的电量输出端与风机变流器的电量输入端连接，风机变流器的电量输出端与变压器的电量输入端连接，变压器的电量输出端与电网连接。
风机风轮在风载荷的作用下旋转，通过主轴将力矩传递给增速机，经增速机将旋转的速度提升，带动发电机进行发电，发电机产生的电量经变流器变换后输送至变压器进行变压处理，然后将具有稳定电压的电量输送至电网。
海上风力发电机组的大型化是海上风电利用的发展趋势，即海上风力发电机组的单机的发电容量在不断增大。为了提高海上风力发电机组的单机发电容量，通常采用较大型号的风力发电机组，相应地，较大型号的风力发电机组的风机叶轮、发电机、增速机等部件尺寸和重量均较大，在安装这种大型风力发电机组时，风力发电机组的吊装较困难，需要起重量较大的起吊设备，安装成本较高，而且大型号的风力发电机组本身的成本较高；为了能够安全承载上述风力发电机组，势必会增加基础、塔筒的尺寸和强度，使得这种结构的海上风力发电机组的成本较高。
因此，如何研发出一种发电容量较大、风力发电机组的尺寸重量较小的海上风力发电机组，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上风力发电机组，该海上风力发电机组发电容量较大、风力发电机组的尺寸重量较小。
为了实现上述目的，本发明提供了一种海上风力发电机组，包括基础、塔筒、风机叶轮、发电机、风机变流器、变压器，还包括海洋能发电装置，该海洋能发电装置固定于所述基础上，且该海洋能发电装置的电量输出端与所述变压器的电量输入端连接。
优选的，所述海洋能发电装置为水轮机，该水轮机包括海洋能发电机叶轮、海洋能增速机、海洋能发电机、海洋能变流器，所述海洋能发电机叶轮的动力输出端与所述海洋能增速机的动力输入端连接，所述海洋能增速机的动力输出端与所述海洋能发电机的动力输入端连接，所述海洋能发电机的电量输出端与所述海洋能变流器的电量输入端连接，所述海洋能变流器的电量输出端与所述变压器的电量输入端连接。
优选的，所述海洋能发电机叶轮上设有变桨机构。
优选的，所述海洋能发电机叶轮为具有双向叶片的海洋能发电机叶轮。
优选的，所述海洋能发电机叶轮包括两个旋转方向相反的叶轮。
优选的，所述水轮机为水平轴式水轮机或垂直轴式水轮机。
优选的，所述海洋能发电装置为波能转换装置，该波能转换装置的电量输出端与所述变压器的电量输入端连接。
优选的，所述发电机包括串联的第一发电机、第二发电机。
优选的，所述发电机为永磁同步发电机、双馈异步发电机或励磁发电机。
本发明提供的海上风力发电机组包括基础、塔筒、风力发电机组及海洋发电装置，塔筒通过基础立于海面上，风力发电机组设于塔筒的顶部，风力发电机组利用风能进行发电；海洋能发电装置固定在基础上，该海洋能发电装置的电量输出端与风力发电机组的变压器的电量输入端连接，海洋能发电装置可以设于海面之下，其可以利用海洋能进行发电，该海洋能发电装置所产生的电量输送至风力发电机组的变压器，经变压器变压后传输至电网。
这种结构的海上风力发电机组在基础上设有海洋能发电装置，海洋能发电装置利用海洋能产生的电量输送至风力发电机组的变压器处，风力发电机组、海洋能发电装置可同时发电，使得该海上风力发电机组无需采用较大型号的风力发电机组的情况下，可具有较大的发电容量。
与现有技术相比，这种结构的海上风力发电机组不需采用较大型号的风力发电机组即可具有较大的发电容量，风力发电机组的吊装较容易，无需起重量较大的起吊设备，安装成本较低；无需增加基础及塔筒的尺寸和强度，可降低海上风力发电机组的成本。
附图说明
图1为本发明所提供的海上风力发电机组的一种具体实施方式的结构框图；
图2为图1中海上风力发电机组的总体结构示意图；
图3为图2中水轮机的局部放大示意图；
图4为垂直轴式水轮机的安装结构示意图；
其中，图1-图4中：
风机叶轮1、主轴2、增速机3、发电机4、风机变流器5、变压器6，塔筒7、基础8、海洋能发电机叶轮9-1、海洋能增速机9-2、海洋能发电机9-3、海洋能变流器9-4、支架10；
海洋能发电机叶轮9-1`、海洋能增速机9-2`、海洋能发电机9-3`、海洋能变流器9-4`。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1、图2，图1为本发明所提供的海上风力发电机组的一种具体实施方式的结构框图；图2为图1中海上风力发电机组的总体结构示意图。
如图1、图2所示，本发明提供的海上风力发电机组包括塔筒7、基础8、风力发电机组及海洋能发电装置，塔筒7通过基础8立于海面上。
所述风力发电机组包括风机叶轮1、发电机4、风机变流器5，风机叶轮1与发电机4之间可设有增速机3，风机叶轮1可通过主轴2与增速机3的动力输入端连接，增速机3的动力输出端与发电机4的动力输入端连接，发电机4的电量输出端与风机变流器5的电量输入端连接，风机变流器5的电量输出端与变压器6的电量输入端连接，变压器6的电量输出端可与用于输出具有稳压电量的电网连接。在具体的实施方式中，风机叶轮1、主轴2、增速机3、发电机4可设于塔筒7的上端，风机变流器5、变压器6可设于塔筒7内。
海洋能发电装置固定在所述基础8上，具体的实施方式中，海洋能发电装置可通过支架10与基础8连接，海洋能发电装置的电量输出端与变压器6的电量输入端连接。
本发明提供的海上风力发电机组包括基础8、塔筒7、风力发电机组及海洋发电装置，塔筒7通过基础8立于海面上，风力发电机组设于塔筒7的顶部，风力发电机组利用风能进行发电；海洋能发电装置固定在基础8上，该海洋能发电装置的电量输出端与风力发电机4组的变压器6的电量输入端连接，海洋能发电装置可以设于海面之下，其可以利用海洋能进行发电，该海洋能发电装置所产生的电量输送至风力发电机组的变压器6，经变压器6变压后传输至电网。
这种结构的海上风力发电机组在基础8上设有海洋能发电装置，海洋能发电装置利用海洋能产生的电量输送至风力发电机组的变压器6处，风力发电机组、海洋能发电装置可同时发电，使得该海上风力发电机组无需采用较大型号的风力发电机组的情况下，可具有较大的发电容量。
与现有技术相比，这种结构的海上风力发电机组不需采用较大型号的风力发电机组即可具有较大的发电容量，风力发电机组的吊装较容易，无需起重量较大的起吊设备，安装成本较低；无需增加基础8及塔筒7的尺寸和强度，可降低海上风力发电机组的成本。
优选方案中，发电机4可以包括同轴串联的第一发电机、第二发电机，这种结构还可大大减小单个发电机的尺寸和重量，便于运输和安装，两个发电机串联，增速机3仅需一个输出轴，因此这种结构较为简单。第一发电机、第二发电机可采用永磁同步发电机、双馈异步发电机或者励磁发电机，均应在本发明的保护范围内。
在一种具体的实施方式中，所述海洋能发电装置可以为水轮机，该水轮机具体可以包括海洋能发电机叶轮9-1、海洋能增速机9-2、海洋能发电机9-3、海洋能变流器9-4，海洋能发电机叶轮9-1的动力输出端与海洋能增速机9-2的动力输入端连接，海洋能增速机9-2的动力输出端与海洋能发电机9-3的动力输入端连接，海洋能发电机9-3的电量输出端与海洋能变流器9-4的电量输入端连接，海洋能变流器9-4的电量输出端与变压器6的电量输入端连接。
具体的方案中，海洋能发电机叶轮9-1、海洋能增速机9-2、海洋能发电机9-3可设于海面之下，海洋能变流器9-4可设于塔筒7内。
优选方案中，水轮机可以为水平轴式水轮机，如图3所示，水轮机的海洋能发电机叶轮9-1、海洋能增速机9-2、海洋能发电机9-3等部件的轴向呈水平状设置，这种结构的水轮机具有发电效率高、自启动性能好等优点。
在具体的方案中，由于海水潮流能越靠近海平面越大，海洋能发电机叶轮9-1的高度可以设于刚被海水浸没处，以使得水轮机可以充分利用海水潮流能，具有较高的发电效率。
优选方案中，海洋能增速机9-2可以采用增速比较大的增速机，这样可以降低海洋能发电机叶轮的转速，使得各种海洋生物在其附件流动时，避免受到伤害。
优选方案中，为了使得水轮机在不同的潮流方向均可以利用潮流能进行发电，可以在海洋能发电机叶轮9-1上设有变桨机构，可根据潮流方向实现变桨，以适应不同流动方向的潮流，当然也可以采用具有两个旋转方向相反的叶轮的海洋能发电机叶轮9-1，或者采用具有双向叶片的海洋能发电机叶轮9-1。
上述实施例中，水轮机采用水平轴式水轮机，本发明提供的海上风力发电机组并不局限于此，水轮机还可以采用垂直轴式水轮机，如图4所示，水轮机的海洋能发电机叶轮9-1`、海洋能增速机9-2`、海洋能发电机9-3`等部件的轴向呈竖直状设置，海洋能发电机叶轮9-1`的高度可以设于刚被海水浸没处，以使得水轮机可以充分利用海水潮流能，具有较高的发电效率；海洋能增速机9-2`、海洋能发电机9-3`可以设于海面之上，便于安装维护。
上述实施例中，海洋能发电装置采用利用海水潮流能发电的水轮机，本发明提供的海上风力发电机组并不局限于此，海洋能发电装置还可以采用利用波浪能进行发电的波能转换装置，该波能转换装置的电量输出端与变压器的电量输入端连接，可以理解，凡可以利用海洋能进行发电的海洋能发电装置均在本发明的保护范围内。
以上所述仅是发明的优选实施方式的描述，应当指出，由于文字表达的有限性，而在客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种海上风力发电机组，包括基础、塔筒、风机叶轮、发电机、风机变流器、变压器，其特征在于，还包括海洋能发电装置，该海洋能发电装置固定于所述基础上，且该海洋能发电装置的电量输出端与所述变压器的电量输入端连接。
2.根据权利要求1所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述海洋能发电装置为水轮机，该水轮机包括海洋能发电机叶轮、海洋能增速机、海洋能发电机、海洋能变流器，所述海洋能发电机叶轮的动力输出端与所述海洋能增速机的动力输入端连接，所述海洋能增速机的动力输出端与所述海洋能发电机的动力输入端连接，所述海洋能发电机的电量输出端与所述海洋能变流器的电量输入端连接，所述海洋能变流器的电量输出端与所述变压器的电量输入端连接。
3.根据权利要求2所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述海洋能发电机叶轮上设有变桨机构。
4.根据权利要求2所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述海洋能发电机叶轮为具有双向叶片的海洋能发电机叶轮。
5.根据权利要求2所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述海洋能发电机叶轮包括两个旋转方向相反的叶轮。
6.根据权利要求2-5任一项所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述水轮机为水平轴式水轮机或垂直轴式水轮机。
7.根据权利要求1所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述海洋能发电装置为波能转换装置，该波能转换装置的电量输出端与所述变压器的电量输入端连接。
8.根据权利要求1所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述发电机包括串联的第一发电机、第二发电机。
9.根据权利要求1所述的海上风力发电机组，其特征在于，所述发电机为永磁同步发电机、双馈异步发电机或励磁发电机。
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