CN102935880B - 可移动新能源海上产业公共平台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可移动新能源海上产业公共平台，它包括海上产业公共平台，海上产业公共平台上设有至少三组锚链；海上产业公共平台上设有太阳能光伏发电系统、风力发电机、风力空压装置，太阳能光伏发电系统和风力发电机均与配电间连接；风力发电机安装在相应塔杆顶部，风力空压装置与膜法海水淡化系统连接；海上产业公共平台上还设有太阳能集热系统、热法海水淡化装置和集浪装置，热法海水淡化装置与淡水池A连接；集浪装置也与膜法海水淡化装置连接，本发明使太阳能、海洋能、风能利用系统有机结合，并融入了海水淡化系统和蓄热装置，各新能源资源之间优势互补，弥补了其间歇性、波动性带来的影响，实现了淡水、电力、热能的持续供应。

Description

可移动新能源海上产业公共平台

技术领域

本发明涉及一种可移动新能源海上产业公共平台。

背景技术

随着我国海洋发展战略的不断推进，近海岛屿经济的迅猛发展，发展速度超过了全国的平均水平。但在边远海岛，基础设施薄弱，缺乏淡水和电力；若依靠从大陆输入，成本高昂，受天气、海况的影响大。淡水和能源的缺乏严重制约了边远海岛的旅游开发和海水养殖产业的开展，目前我国大部分边远海岛还处在较为落后的状态，造成远海和边远海岛淡水、电力及热源缺乏。

因此，为边远海岛和远海提供淡水和能源为我国海洋开发战略所急需。若从大陆输入淡水和能源，成本极其昂贵，而海洋中蕴藏着丰富的能源，海水温差能、盐差能、波浪能、潮汐能、海流量能等都是取之不尽的绿色能源，同时海上还存在着丰富的风能、太阳能资源，若结合海洋能、风能与太阳能，开发可移动分布式的海上产业公共平台，以新能源为能量来源为海岛和缺水地区提供淡水、电力和热源，这样既可以大大推动和促进我国的边远海岛和远海开发的发展，也能促进我国可再生能源产业技术水平的提升，具有重要的战略意义和应用前景。

目前已经有关于海上新能源动力平台的研究，例如，申请号为200910224898.X，名称为可移动式海上新能源动力平台，但其内容主要提出了一个机械领域的动力平台，在此平台上利用风能、波浪能和太阳能进行发电，其输出是电能，在日常生活中，再利用电能得到热能，在转化过程中存在能量转化率降低的问题；在海上平台上，淡水是必不可少的，该平台暂无法提供。目前我国还没有有关建设移动式新能源海上产业公共平台综合利用风能、波浪能、太阳能及蓄热技术配套建设来直接高效供淡水、供电、供热这方面的研究。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种可移动新能源海上产业公共平台，它具有采用新能源分布式综合供能方式，集成风能、太阳能、海洋能等新能源技术及海水淡化、蓄能技术为海上油气田开发、海上探矿、深海养殖及偏远海岛开发、旅游等提供热能、电能和淡水资源的优点。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可移动新能源海上产业公共平台，它包括一个漂浮在海面上的海上产业公共平台，在海上产业公共平台上设有至少三组锚链；所述海上产业公共平台上还设有太阳能光伏发电系统、若干塔架和太阳能集热系统；所述太阳能光伏发电系统与配电间连接；所述一部分塔架上安装磁悬浮风力发电系统，另一部分塔架上安装有风力空压装置，所述磁悬浮风力发系统与配电间连接；所述风力空压装置与膜法海水淡化系统连接，膜法海水淡化系统与淡水池A连接；所述太阳能集热系统与热交换系统相连，热交换系统与热法海水淡化装置连接，热法海水淡化装置与淡水池B连接；所述海上产业公共平台还设有集浪装置连接，集浪装置也与膜法海水淡化系统连接。

所述海上产业公共平台的平台外层内壁上设有平台保温层，在海上产业公共平台的主体内形成一个保温空腔。

所述膜法海水淡化系统包括海水泵，海水泵通过过滤装置与预处理海水池连接，预处理海水池与膜法海水淡化装置连接。

所述海上产业公共平台上设有一个支撑平台，所述支撑平台为钢结构型式。

所述磁悬浮风力发电系统包括安装在塔架上部的磁悬浮风力发电机，磁悬浮风力发电机的发电机轴与相应的轮毂相连，轮毂上固定叶轮和叶片。

所述风力空压装置包括安装在塔架上部的风力空压泵，风力空压泵通过连接轴与相应的轮毂连接，轮毂上固定叶轮和叶片，所述风力空压泵还与内置在塔架中的压空管路连接，压空管路与压空储罐连接，压空储罐与气驱液泵连接，气驱液泵与预处理海水池连接。

所述太阳能集热系统及太阳能光伏系统安装在钢结构型式的支撑平台上。

所述磁悬浮风力发电系统及风力空压装置的叶轮和叶片均为垂直轴安装，所述塔架对称分布在海上产业公共平台的四周。

所述太阳能集热系统包括太阳能集热装置，太阳能集热装置通过循环泵与热交换系统连接，热交换系统与热法海水淡化装置连接；热法海水淡化装置内蒸发的水蒸气冷凝成淡水后进入淡水收集盘，淡水收集盘与淡水池B连接；所述热交换系统还与预处理海水池和蓄热水池相连。

所述集浪装置安装于海上产业公共平台四周，所述集浪装置与液压泵连接，液压泵分别与液压站和预处理海水池连接，液压站分别与膜法海水淡化装置和水轮发电机连接，水轮发电机与配电间相连。

所述配电间与高压泵相连，高压泵与预处理还水池连接。

所述太阳能集热装置为真空管集热装置或槽式太阳集热器或菲涅耳太阳能集热器。

所述循环泵、海水泵、高压泵均利用海上产业公共平台配电间输出的电能工作。

所述预处理海水池、膜法海水淡化装置、淡水池A、淡水池B、蓄热水池均安装在海上产业公共平台的保温空腔内。

所述海上产业公共平台上还设有生活楼。

本发明的海上产业公共平台，它是漂浮在海面上的，通过海上产业公共平台主体上的锚链固定在需要供电、供水、供热的海上位置，锚链有三组或者更多。所述海上产业公共平台主要有波浪能利用系统、太阳能光伏发电系统、太阳能热利用系统、风力发电系统、风力空压系统、海水淡化系统组成。可移动分布式海上产业公共平台综合采用波浪能利用系统、太阳能光伏发电系统及风力发电系统供应电能，采用波浪能利用系统、风力空压系统、太阳能热利用系统、膜法海水淡化系统及热法海水淡化系统供应淡水，太阳能集热装置收集到的部分热量储存于蓄热水池中，以满足整个海上产业公共平台的热能需求。

海水泵抽取海水经过过滤装置过滤掉海水中的大颗粒杂物后，将预处理过的海水送入预处理海水池待用，膜法海水淡化装置对海水温度有一定的要求，当水温低于20度的时候，会降低膜法海水淡化装置的产水量，因此预处理海水池与蓄热水池之间设置热交换系统，这样在水温低的时候，会引入蓄热水池的热水对预处理海水池中的海水进行加热处理。

波浪能利用系统主要由集浪装置、液压泵、液压站组成。集浪装置安装于平台四周，与液压泵相连，液压泵与液压站相连，液压泵把预处理后的海水送到液压站，如此吸收波浪能并在液压站形成足够的较为稳定的能量后，用于膜法海水淡化装置或发电。

太阳能光伏发电系统安装于公共平台主体上方的支撑平台上，通过跟踪系统调整太阳能光伏发电系统中太阳能光伏电池板面方向，太阳能光伏电池板所产生的电能进入配电间整流后供利用。

太阳能热利用系统，主要由太阳能集热装置、循环泵、热交换系统、热法海水淡化装置、蓄热水池组成。太阳能集热系统安装于公共平台主体上方的支撑平台上，本太阳能集热系统可以是真空管集热系统，也可以是槽式太阳集热器或菲涅耳太阳能集热器等，热交换系统与太阳能集热系统相连，导热介质在循环泵的动力下运行在热交换系统与集热系统之间，在集热系统吸收太阳光的热量后，进入热交换系统中，将热量传递加热海水，热海水受热后进入热法海水淡化装置，蒸发冷凝后，得到的淡水收集在淡水收集盘中，然后进入淡水池B，浓海水经余热再利用后排出。在海上产业公共平台保温空腔内还设有蓄热水池，蓄热水池主要用于储存热交换系统中加热过的部分海水，用于满足海上产业公共平台的热能需求。

风力空压装置和磁悬浮风力发电机组固定于海上产业公共平台上的塔架上部。所述塔架对称安装在公共平台的四周，保证整个海上产业公共平台的受力平衡。风力空压装置主要由风叶、叶轮、轮毂、风力空压泵、塔架、压空储罐、气驱液泵等组成，在塔架顶部安装风力空压泵，风力空压泵经过连接轴与轮毂相连，叶轮和叶片固定在轮毂上，连接轴竖直安装。风力空压泵产生的压缩空气通过内置于塔架内的压空管路进入压空储罐，压空储罐出气口与气驱液泵进气口相连，气驱液泵将预处理海水加压并送至膜法海水淡化装置，所得淡化水进入淡水收集箱A。磁悬浮风力发电系统主要有叶片、叶轮、轮毂、磁悬浮发电机等组成，在塔架上部安装磁悬浮风力发电机，磁悬浮风力发电机经过发电机轴与轮毂相连，轮毂上固定叶轮和叶片，产生的电能进入配电间整流后供使用。

配电间的电能输出驱动高压泵带动预处理海水进入膜法海水淡化装置，产生淡水进入淡水池A。

本发明的有益效果是：

1、本发明创新提出一种可持续发展的可移动海上产业公共平台，使太阳能、海洋能、风能利用系统有机结合，并融入了海水淡化系统和蓄热装置，各新能源资源之间优势互补，弥补了其间歇性、波动性带来的影响，实现了淡水、电力、热能的持续供应；

2、本发明的海上产业公共平台的主体设计及其保温设计，充分利用了空间及各种新能源的同时，达到了节能的效果。

3、本发明中采用磁悬浮风力发电技术，磁悬浮技术风能输出电力稳定性提高10%；

4、本发明中风力叶轮叶片采用垂直轴设计，这使得其受力为恒定载荷，疲劳寿命比水平轴增加；叶轮的尖速比比水平轴的尖速比低，噪音小，对环境及其整机性能都非常有利。

5、采用风力空压装置与波浪能转化为液压能直接用于海水淡化系统，减少了能源转化次数，简化了能量利用过程， 工艺简单，降低了海水淡化的总成本。

附图说明

图1是可移动新能源海上产业公共平台的示意图正视图。

图2是可移动新能源海上产业公共平台的A-A截面图。

图3为可移动新能源海上产业公共平台的侧视图。

其中：1.海上产业公共平台，2.平台外层，3.平台保温层，4.保温空腔，5.锚链，6.配电间， 7.生活楼，8.支撑平台，9.海水泵，10.过滤装置，11.预处理海水池，12.集浪装置，13.液压泵， 14.液压站，15.膜法海水淡化装置，16.淡水池A，17.塔架，18.风力空压泵，19.轮毂，20.叶轮，21.叶片，22.压空管路，23.压空储罐，24.气驱液泵，25.磁悬浮风力发电机，26.太阳能光伏电池板，27.跟踪系统，28.太阳能集热装置，29.循环泵，30.热交换系统，31.热法海水淡化装置，32.淡水收集盘，33.淡水池B，34.蓄热水池，35.水轮发电机，36.高压泵。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明：

可移动新能源海上产业公共平台1是漂浮在海面上的，在移动到使用海面之后，通过锚链5将海上产业公共平台1固定在合适方位，调整使得太阳能光伏电池板26及太阳能集热装置28较好的接受太阳光照射，调整好供水、供电、供热接口，现场布置妥当。所述海上产业公共平台1的平台外层2设有平台保温层3，在海上产业公共平台1的主体内形成一个保温空腔4；海水泵9抽取海水经过过滤装置10过滤掉海水中的大颗粒杂物后，将预处理过的海水送入预处理海水池11待用。膜海水淡化装置15对海水温度有一定的要求，当水温低于20度的时候，会降低膜海水淡化装置15的产水量，因此预处理海水池11与蓄热水池34之间设置热交换系统，这样在水温低的时候，会引入蓄热水池34的热水对预处理海水池11中的海水进行加热处理。集浪装置12可使得液压泵13获得更大的能量，集浪装置12收集到的波浪能带动液压泵13工作，当液压泵13中活塞下行时，活塞空间压力变小，预处理海水池11中的海水进入活塞空间，当波浪能推动活塞上行时，活塞空间压力增大，其中刚吸入的海水进入液压站14，液压站14对海水的液压能进行积累、稳定，待达到满足膜法海水淡化装置15的要求时，将高压海水送入膜法海水淡化装置15进行海水淡化，淡化后的淡水进入淡水池A16，同时可利用液压站14中的液压能驱动水轮发电机35发电，电能直接进入配电间6，整流输出供使用，所述配电间6还与高压泵36相连，高压泵36与膜法海水淡化装置15连接。太阳能光伏电池板26设置在海上产业公共平台上的支撑平台8上，通过跟踪系统27调整太阳能光伏电池板26更好的接受太阳能光照，太阳能光伏电池板26产生的电能进入配电间6整流后外输供使用。太阳能集热装置28安装在公共平台上的支撑平台8上，收集太阳辐射能加热导热介质，导热介质在循环泵29的动力下，循环于太阳能集热装置28与热交换系统30之间，将吸收的热量传递给热交换系统30中的海水，海水受热后进入热法海水淡化装置31，在热法海水淡化装置31内中，热海水蒸发产生的水蒸气在热交换系统30中经冷凝形成淡水后进入淡水收集盘32，然后通过淡水管道进入淡水池B33，储存供使用，淡化后的浓盐水经余热再利用后排出，热交换系统30中出来的部分热海水进入蓄热水池34供热利用。在风能的作用下，叶轮20、叶片21带动磁悬浮风力发电机25工作，磁悬浮风力发电机25产生的电能进入配电间6整流后外输供使用；风力空压装置主要由风叶20、叶轮21、轮毂19、风力空压泵18、塔架17、压空储罐23、气驱液泵24等组成，风力空压装置中，叶轮20、叶轮21带动驱动轴转动，带动风力空压泵18工作，产生压缩空气，压缩空气经内置于塔架17内的压空管路22进入压空储罐23进行缓冲稳压后，将压缩空气和预处理海水池11中的预处理海水导入气驱液泵24，海水增压后进入膜法海水淡化装置15进行海水淡化，所得淡水进入淡水池A16。海上产业公共平台1上设有生活楼7。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (4)

1. 一种可移动新能源海上产业公共平台，它包括一个漂浮在海面上的海上产业公共平台，在海上产业公共平台上设有至少三组锚链；其特征是，所述海上产业公共平台上还设有太阳能光伏发电系统、若干塔架和太阳能集热系统；所述太阳能光伏发电系统与配电间连接；所述若干塔架的一部分塔架上安装磁悬浮风力发电系统，另一部分塔架上安装有风力空压装置，所述磁悬浮风力发电机与配电间连接；所述风力空压装置与膜法海水淡化系统连接，膜法海水淡化系统与淡水池A连接；

所述海上产业公共平台的平台外层内壁上设有平台保温层，在海上产业公共平台的主体内形成一个保温空腔；所述海上产业公共平台上设有一个支撑平台，支撑平台为钢结构型式，所述太阳能集热系统及太阳能光伏系统安装在钢结构型式的支撑平台上；

所述膜法海水淡化系统包括海水泵，海水泵通过过滤装置与预处理海水池连接，预处理海水池与膜法海水淡化装置连接；

所述磁悬浮风力发电系统包括安装在塔架上部的磁悬浮风力发电机，磁悬浮风力发电机的发电机轴与相应的轮毂相连，轮毂上固定叶轮和叶片；

所述风力空压装置包括安装在塔架上部的风力空压泵，所述风力空压泵通过连接轴与相应的轮毂连接，轮毂上固定叶轮和叶片，所述风力空压泵还与内置在塔架中的压空管路连接，压空管路与压空储罐连接，压空储罐与气驱液泵连接，气驱液泵与预处理海水池连接；

所述磁悬浮风力发电系统及风力空压装置的叶轮和叶片均为垂直轴安装，所述塔架对称分布在海上产业公共平台的四周；

所述海上产业公共平台还设有集浪装置连接，集浪装置也与膜法海水淡化系统连接；所述集浪装置安装于海上产业公共平台四周，所述集浪装置与液压泵连接，液压泵分别与液压站和预处理海水池连接，液压站分别与膜法海水淡化装置和水轮发电机连接，水轮发电机与配电间相连，所述配电间与高压泵相连，高压泵与膜法海水淡化系统连接。

2. 如权利要求1所述可移动新能源海上产业公共平台，其特征是，所述太阳能集热系统包括太阳能集热装置，太阳能集热装置通过循环泵与热交换系统连接，热交换系统与热法海水淡化装置连接；热法海水淡化装置内蒸发的水蒸气冷凝后进入淡水收集盘，淡水收集盘与淡水池B连接；所述热交换系统还与预处理海水池和蓄热水池相连，所述太阳能集热装置为真空管集热装置或槽式太阳能集热器或菲涅尔太阳能集热器。

3.如权利要求1所述可移动新能源海上产业公共平台，其特征是，所述保温空腔内安装有预处理海水池、膜法海水淡化装置、淡水池A、淡水池B、蓄热水池。

4.如权利要求1所述的可移动新能源海上产业公共平台，其特征是，所述海上产业公共平台上还设有生活楼；

热交换系统与太阳能集热系统相连，导热介质在循环泵的动力下运行在热交换系统与集热系统之间，在集热系统吸收太阳光的热量后，进入热交换系统中，将热量传递加热海水，热海水受热后进入热法海水淡化装置，蒸发冷凝后，得到的淡水收集在淡水收集盘中，然后进入淡水池B，浓海水经余热再利用后排出；

在海上产业公共平台保温空腔内还设有蓄热水池，蓄热水池主要用于储存热交换系统中加热过的部分海水，用于满足海上产业公共平台的热能需求。