CN104847588A - 一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的方法和装置，该方法包括设置综合捕获海浪能、潮汐能及风能的动力装置和单独利用风能的动力装置，并分别利用该两动力装置来压缩空气并将压缩的空气送到空气集压室(袋)内，再将该室(袋)内压缩的空气导出并冲击气动涡轮机旋转来带动发电机发电。优选该方法还包括设置与上述集中发电方法和装置中独立利用捕获海浪能、潮汐能同风能形成互补的动力装置压缩空气来发电的方法和装置及独立利用风能的动力装置压缩空气来发电的方法和装置。本发明的有益效果是：海洋能利用比之前更充分、发电更稳定能自由并入现有电网，低结构高效率，发电量大且成本极低，运行、维修、管理简便且集中。

Description

一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电方法和装置

技术领域

本发明涉及水力发电和风力发电技术领域，特别涉及一种综合利用海洋能、风能集中压综空气发电方法和综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电装置。

背景技术

众所周知，水力发电或者风力发电是将水力或者风力的动能通过水力发电机或风力发电机的动能输入端转换成电力能源的环保发电技术，二者均属于人类对自然环保能源合理的开发利用，其既不会如火力发电而消耗不可再生性能源燃料，释放大量对大气环境造成污染的有害气体和热量，也不会像核能发电一样存在核污染隐患。因此，这类发电技术安全、环保，符合可持续发展的理念，必将得到进一步的发展。

海洋能发电是水力发电技术中的一种，其将海洋水中的能量转换成机械能，再通过发电机转换成电能。如直接将水波浪能转换为机械能，利用海洋潮汐现象进行蓄水发电，利用海浪压缩空气或液体推动发电机发电等。然而，浩瀚的海洋平面不但具有波浪能、潮汐能资源，而且还具有巨大的风能资源，利用海洋风能发电通常是在海洋中修建风能发电站发电。但目前不论是海浪发电站、海潮发电站还是海洋风能发电站都仅仅是利用其中的一种资源，而另一种资源却未得到充分利用，而且目前不论是海浪发电站或海潮发电站，其存在要么是海浪能、海潮能捕获不完全造成能源利用转换率低；要么就是设备分散且安装在海里，不但不便于设备维护和集中管理，而是易被海水腐蚀，设备寿命短；要么就是因海浪的不稳定性造成发电不稳定性，造成安装的发电机浪小时不能发电，浪大时又会烧坏发电机，且发出的电因不具有稳定性等因素不能直接并入现有电网，还有就是其针对利用能源的单一性，增加了发电投资成本和运行成本，且不便于建立大型或超大型发电站等缺陷。况且目前的风力发电成本很高，尤其是建立单一的大型风力发电机成本会成倍增加，在海洋中修建 单一的风能发电站不但成本高，而且管理运行不集中不方便。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的不足，本发明的第一目的是提供一种同时并综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的方法。本发明的第二目的是提供一种同时并综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的装置。

为实现第一目的，本发明采用如下技术方案。

一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的方法，包括：

a、设置一利用海水水波浪、涨潮时的潮流与低海空的风力形成互补关系共同推动动能输入叶轮转动的动力装置(A)来压缩空气，并将这些被压缩的空气送到空气集压室(袋)内集压后来冲击气动涡轮机带动传统发电机发电，同时设置一未被利用到的高海空的更大风力来推动风轮机转动的动力装置(B)来压缩空气，也将这些被压缩的空气送到空气室(袋)内集压后，来冲击气动涡轮机带动传统发电机发电。

b、所述的动力装置(A)的动能输入叶轮不但可以由海水水波浪、涨潮时的潮流推动转动，而且同时还可由风力推动转动，动能输入叶轮下半部分浸没在海水中，上半部分露出海水平面，动能输入叶轮利用海水浮力随海水平面的升降而升降。

c、在所述的动能输入叶轮上方设置一具有内凹曲面的挡风墙，在挡风墙的曲面下端设置一导风板，导风板将挡风墙接收到的风引向动能输入叶轮上半部分的叶片工作面，以推动动能输入叶轮朝水波浪、潮流推动而转动的方向转动；

d、所述动力装置(A)根据动能输入叶轮(1)其所接受的不同动能的大小，同时或分别并接不同大小的空气压缩装置来压缩空气，并将其输送入相应的空气集压室(袋)，再由集压的空气冲击与其大小相对应的气动涡轮机来带动相应的发电机发电，形成以输入能量大小来决定灵活启用的发电机组。

e、所述动力装置(B)根据其风轮机(1′)所接受的不同动能大小，同时或分别并接不同大小的空气压缩装置来压缩空气，并将其输送入相应的空气集压室(袋)进行集压，再由被集压的空气冲击与其大小相对应的气动涡轮机来带动 相应的发电机发电，形成以输入能量大小决定灵活启用的发电机组。

采用上述方案后，发电机组在充分利用海浪能和海潮能发电的同时，又对海平面上方的风能甚至海平面上方高海空的更高风速的风能均进行了有效的利用，从而达到充分利用自然资源的目的。不仅能实现小风小浪时发电机能正常发电，而且也实现了狂风巨浪时发电机也能正常发电，并且发出的电由于可控因而具有稳定性可直接并入现有电网，由于狂风巨浪时也能正常发电，因此还可用于减灾、防灾，本方法是集中发电，不但利于运行管理，维护方便，而且利于彻底降低发电成本，无环境污染隐患，符合可持续发展理念。

优选的技术方案，所述方法还包括设置动力装置(A)和动力装置(B)，其既可集合在一起压缩空气发电，也可实现单独分别压缩空气发电，且动力装置(B)和空气集压室既可安装在海上，也可安装在岛上或陆地上。动力装置(B)压缩空气发电方式可改变传统风力发电方式，实现低成本的巨型风轮机的风力发电和多风轮机压缩的空气统一集压后发电。

为实现第二目的，本发明提供了一种发电装置。

一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的装置，包括用于前述发电方法的动力装置(A)和动力装置(B)两套发电装置。所述动力装置(A)包括动能输入叶轮、传动装置、空气压缩装置、空气集压室(袋)、气动涡轮机、发电机，动能输入叶轮的输出端与传统装置的输入端连接，传动装置的输出端依次连接有变速装置和加速装置，加速装置通过启动齿轮同空气压缩装置相连，空气压缩装置通过导气管同空气集压室(袋)相连接，空气集压室通过导气管导出的压缩空气冲击气动涡轮机转动来带动与气动涡轮机相连接的发电机发电，所述动能输入叶轮利用海水浮力支撑，动能输入叶轮下半部分浸没在海水中，动能输入叶轮上半部分露出海水平面，动能输入叶轮叶片的工作面呈内凹状曲面，动能输入叶轮叶片的背面呈外凸状曲面，动能输入叶轮的上方设有具有内凹曲面的挡风墙，挡风墙的内凹曲面下端设有导风板，导风板将挡风墙内凹曲面的风引向动能输入叶轮上半部分，以推动动能输入叶轮朝水波浪、海潮推动而转动的方向转动。所述动力装置(B)包括风轮机、传动装置、空气压缩 装置、空气集压室(袋)、气动涡轮机、发电机，风轮机的输出端与传动装置的输入端连接，传动装置的输出端依次连接有变速装置和加速装置，加速装置通过启动齿轮同空气压缩装置相连接，空气压缩装置通过导气管同空气集压室(袋)相连接，空气集压室通过导气管导出的压缩空气冲击气动涡轮机转动来带动与气动涡轮机相连接的发电机发电，所述的风轮机安装在发电机机房上外面的屋顶上，风轮机通过穿过屋顶的竖向转动的传动轴将动力传递给机房内的传动装置，风轮机除了为巨型风轮机这一特点外，其外形和功能与一般风轮机相同。

采用上述方案后，动力装置(A)包括动能输入叶轮在海水浮力作用下，动能输入叶轮下半部分浸没在海水中，动能输入叶轮上半部分露出海平面，由于动能输入叶轮叶片的工作面呈内凹状曲面，动能输入叶轮叶片的背面呈外凸状曲面，动能输入叶轮浸没在海水中的叶片在海水波浪的动能和势能综合作用下或海潮作用下使动能输入叶轮向设定方向旋转，以确保对海浪能的完全捕获，露出海平面的叶片在风力作用下推动动能输入叶轮朝水波浪或海潮推动而转动的方向转动，以确保对海上能源的完全开发利用，动能输入叶轮在二者共同作用下带动空气压缩装置压缩空气，使集压后的空气冲击气动涡轮机带动发电机发电。动力装置(B)包括巨型风轮机由风塔固定在机房的屋顶上，利用未被动力装置(A)利用的高海空风速更大的风力作用于巨型风轮机的叶片工作面使巨型风轮机转动来带动空气压缩装置压缩空气，使其集压后的空气冲击涡轮机带动发电机发电。动力装置(A)和动力装置(B)共同集合以实现集中压缩空气发电的目的。同时，也确保了前述发电方法中独立权利要求对应的技术方案的实施。

优选的技术方案，所述动力装置(A)和动力装置(B)的两个传动装置均是由锥龄轮及齿轮传动结构和动力输出结构组成，锥齿轮及齿轮传动结构的输入端由输入锥齿轮构成，输出端由齿轮构成，锥齿轮及齿轮传动结构的输入端构成传动装置的输入端，输出端构成传动装置的输出端，动力输出结构的输出端由输出锥齿轮构成，输出锥齿轮与输入锥齿轮啮合，动力装置(A)的 动力输出结构的输入端固定连接在功能输入叶轮一端。动力装置(B)的动力输出结构的输入端固定连接在风轮机输出端。锥齿轮及齿轮的传递结构具有结构简单、紧凑、机械效率高的特点，以提高波浪能和风能的利用率、减少发电机运行故障率，从而降低发电成本。

进一步优选的技术方案，所述动力装置(A)传动装置的动力输出结构还包括设在动能输入叶轮一端的叶轮锥齿轮和传动轴，叶轮锥齿轮固定在动能输入叶轮轴端；所述动能输入叶轮转动支撑在两端的呈密封箱体状的支撑座上，支撑座由海水浮力支撑，支撑座通过与海底固定的基框限制其水平方向运动；所述空气压缩装置、空气集压室(袋)、气动涡轮机、发电机均安装在机房内，机房通过其基础件与海底固定；所述挡风墙构成机房墙身的一部分；所述传动轴通过轴承竖向转动支撑在支撑座上，传动轴位于支撑座箱体内的部分固定连接有与叶轮锥齿轮啮合的第一从被动锥齿轮、传动轴上端伸出机房地楼地板在机房内，传动轴上部设有花键；所述输出锥齿轮设有与传动轴花键结构滑动配合的内花键，输出锥齿轮通过轴承座转动支撑在机房内，锥齿轮传动结构的输入锥齿轮在机房内部与输出锥齿轮啮合。所述动力装置(B)传动装置的动力输出结构还包括设在风轮机一端风轮锥齿轮和竖向转动的传动轴，风轮锥齿轮固定在风轮机轴上；所述风轮机由塔基固定在机房外房顶上，所述竖向转动传动轴通过轴承竖向转动支撑于塔内，下部支撑机房房顶的支撑座上，竖向转动传动轴上端固定连接有与风轮机风轮锥齿轮啮合的第一从(被)动锥齿轮、竖向转动传动轴下端伸入机房内，竖向转动传动轴输出端锥齿轮在机房内与输入锥齿轮啮合。进一步确保动力结构简单，主要设备均在室内，从而使设备不被腐蚀，延长了设备寿命并便于维护，发电运行成本低。

更进一步优选的方案，所述动力装置(A)和动力装置(B)分别并接空气压缩装置，并将压缩的空气集中输入空气集压室(袋)对压缩空气进行集压，再利用被集压的空气冲击气动涡轮机带动发电机发电，更进一步解决了海浪能发电的不稳定性和能够利用海浪能范围的狭小性，确保了无论海浪大小、风力大小均能有效发电，且发出的电具有可控的稳定性，能直接并入现存电网， 并且实现了集中发电，且主要设备均在机房内，实现了集中管理、运行和维护及延长设备寿命，从而更进一步降低发电成本。

更进一步优选的方案，所述动力装置(A)和动力装置(B)同时或分别并接至少四个空气压缩装置，并配置相应的多个空气集压室、多个气动涡轮机和多个发电机，各个空气集压室之间又设置有开关(气伐)来调节各个空气集压室工作状态及气压的一致性，更进一步确保无论是在微浪、小浪、中浪、大浪、甚至巨浪及无论是在微风、小风、中风、大风、甚至狂风等状态下均能实现各个发电机及机组正常发电，以保证对自然能源的充分利用，以及减少消灭狂风、巨浪所造成的自然灾害。

优选的技术方案，所述动力装置(A)和其连接的空气压缩装置可单独设置在海上，动力装置(B)及其连接的空气压缩装置、空气集压室、气动涡轮机和发电机可设置在陆地上或岛上来实现综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电。尤其是动力装置(B)及其与之配套的压缩空气发电装置可以单独实施用于风力发电，其单独实施将彻底改变现有的巨型风能发电机发电的投入成本及运行维护成本过高的现状，在风区建立风力发电站无论是建单机型巨型风轮发电或多机型独立发电的并网发电，均可改为采用本动力装置(B)及与之配套的压缩空气发电装置来实现有效利用本风区的风能的风力发电，独立利用该方法和装置进行风力发电，可以彻底解决风小及风大不能利用现有风力发电机发电的现状，使用前述方法和装置进行风力发电，只要所建风轮机能捕获下其经过的风能，动力装置(B)与之配套的压缩空气发电装置就能彻底将捕获的风能进行正常发电。

优选的技术方案，所述变速装置包括三个增速齿和三个减速齿，六级变速结构，当然可根据实际情况多增变速级数效果更好，以确保浪小、浪大时能控制转动速度的一致性。所述增速装置为八级增速，以确保空气压缩装置获得正常工作的转速。当然若配置多个增速齿轮(即增速级数)效果更佳，如此可减少增速齿轮的直径，从而减小整个增速装置的体积和便于保养维护。

优选的技术方案，所述发电机和气动涡轮机可根据其装置捕获的能量 最大值及突发事件的超常值，增加其配备数量及大小，以免在捕获能量超限时，空气集压室只能将多余的空气放掉以保证正常发电。

上述方案中的动力装置(A)的动能输入叶轮的轴可设计成内外套装结构形式，内轴由金属材料制成，外轴由环氧树脂合成材料制成，叶片也可由环氧树脂合成材料制成，每一叶片也可由多块组成，多块依次相互铆接的同时与外轴铆合，也可根据海浪大小来随时决定增减铆合的块数来决定叶片的宽度，使叶片能完全捕获海浪能。从而确保捕获海浪能完全及金属内轴及叶片不被腐蚀，以延长动能输入叶轮的寿命，继而延长动力装置(A)的使用寿命，降低发电成本。

本发明与现有技术相比的有益效果是，综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电，解决了现有海浪能、风能发电的单一性、设备的复杂性及发电设备大部分在海水中易被腐蚀而设备寿命短、动能捕获设备(装置)捕获海浪能单一和不完全所造成的捕获海浪能效率低，自然能源利用效率低，不便于集中运行管理，海浪过小或过大，风力过小或过大均不能正常发电，且发出的电不稳定不便于直接并入现有电网等缺陷，从而造成发电成本过高、经济效率低下，各国及企业均不愿意投资海洋能开发的根本原因。本发明不但资源利用充分，发电稳定便于操控及发电量大，实现了集中发电，发电运行成本大大降低，且结构简单、故障率低、易于实施、发电运行连续且时间长，能建各种大、中、小及微型发电站，尤其是能在自然能源丰富地方并排建立实施本发明装置来建立巨型发电站，其发电成本及投资远低于其他发电成本和投资。

附图说明

图1是本发明实施例2的结构示意图。

图2是本发明图1的右视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围中。

实施例1参见图1、图2，一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发 电的方法，包括：

a、设置一利用海水水波浪，涨潮时的潮流与低海空的风力形成互补关系，共同推动动能输入叶轮(1)转动的动力装置(A)通过空气压缩装置(3)来压缩空气，并将这些被压缩的空气通过导气管(14)输送到空气集压室(袋)(4)内进行集压后，来冲击气动涡轮机(5)带动传统发电机(6)发电，同时设置一未被利用的高海空的更大的风力来推动风轮机转动的动力装置(B)来通过空气压缩装置(3′)来压缩空气，并将这些被压缩的空气通过导气管(14)送到空气集压室(袋)(4)内进行集压后，来冲击气动涡轮机(5)带动传统发电机(6)发电。

b、所述的动力装置(A)的动能轮入叶轮(1)不但可以由海水水波浪、涨潮时的潮流推动转动，而且同时还可由风力推动转动，动能输入叶轮下半部分浸没在海水中，上半部分露出海水平面，动能输入叶轮利用海水浮力随海平面的升降而升降，同时导风板(10)也随之移动。

c、在所述的动能轮入叶轮(1)上方设置一具有内凹曲面的挡风墙(9)，在挡风墙(9)的曲面下端设置一导风板(10)，导风板(10)将挡风墙(9)接收到的风力引向动能输入叶轮(1)上半部分的叶片(1a)工作面，以推动动能输入叶轮(1)朝水波浪、潮流推动而转动的方向转动。

d、所述动力装置(A)根据输入动能叶轮(1)所接受的不同动能的大小，同时或分别并接不同大小的空气压缩装置(3)来压缩空气，并将其输送入相应的空气集压室(袋)(4)内进行空气集压，再由被集压的空气冲击其大小相对应的气动涡轮机(5)来带动相应的发电机发电，形成以输入能量的大小来决定灵活启用发电机组(6)。

e、所述动力装置(B)根据其风轮机(1′)所接受的不同动能大小，同时或分别并接不同大小的空气压缩装置(3′)来压缩空气，并将其输送入相应的空气集压室(袋)(4)内进行集压，再由被集压的空气冲击与其大小相对应的气动涡轮机(5)来带动相应的发电机发电，形成以输入能量大小来决定灵活启用的发电机组(6)。

所述方法还包括不但可以将动力装置(A)和动力装置(B)各自的发电方法统一集中在同一地方共用空气集压装置实施发电来建立超大形发电站，而且可以分别单独在各种适宜的地方实施，也就是可将动力装置(B)的发电方法独立实施在风力发电上，也可根据建立发电站的大小、地域等特点，将动力装置(A)及与之配套的空气压缩装置(3)仍建立在海上，将动力装置(B)及之配套的空气压缩装置(3′)和空气集压室(袋)(4)建立在岸上或岛上来实现在陆上地统一集中压缩空气发电。

实施例2参见图1、图2，一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气的发电装置，包括用于实施例1所述发电方法的动力装置(A)和动力装置(B)两种发电装置集合的整个发电装置，所述动力装置(A)发电装置包括动能输入叶轮1、传动装置2、空气压缩装置3、空气集压室(袋)4、气动涡轮机5、发电机6，动能输入叶轮1的输出端与传动装置2的输入端连接，传动装置2的输出端连接有变速装置7，变速装置7的输出端连接有加速装置8，加速装置8的输出端通过启动齿轮16连接空气压缩装置3，空气压缩装置3通过导气管14连接空气集压室(袋)4，空气集压室(袋)4通过导气管14将集压后的空气导出冲击气动涡轮机5，气动涡轮机5连接发电机6，其特征在于：所述动能输入叶轮1利用海水浮力支撑，动能输入叶轮1下半部分浸没在海水中，上半部分露出海水平面，动能输入叶轮1叶片1a的工作面呈内凹状曲面，动能输入叶轮1叶片1a的背面呈外凸状曲面，动能输入叶轮1的上方设有具有内凹曲面的挡风墙9，挡风墙9的内凹曲面下端设有导风板10，导风板10将挡风墙9内凹曲面的风引向动能输入叶轮1上半部分，以推动动能输入叶轮1朝水波浪、潮流推动而转动的方向转动，传动装置2将动能输入叶轮1所捕获的动能经过其上的变速装置7和加速装置8的调整使其达到空气压缩装置3正常增压工作范围的转速，使空气压缩装置3压缩空气，并经空气集压室4集压后冲击气动涡轮机5带动发电机6发电。所述动力装置(B)发电装置包括风轮机1′、传动装置2′、空气压缩装置3′、空气集压室(袋)4、气动涡轮机5、发电机6，风轮机1′的输出端与传动装置2′的输入端连接，传动装置2′的输出端连接有变速 装置7′，变速装置7′的输出端连接有加速装置8′，加速装置8′的输出端通过启动齿轮16′连接空气压缩装置3′，空气压缩装置3′通过导气管14连接空气集压室(袋)4，空气集压室(袋)4通过导气管14将集压后的空气导出冲击气动涡轮机5，气动涡轮机5连接发电机6，其特征在于：所述风轮机1′由风塔固定在机房11的房顶楼面上，由风轮机1′的工作叶片1′a捕获风能，并将其转换为旋转的动能，再通过传动装置2′上的变速装置7′和加速装置8′的调整使其达到空气压缩装置3′正常增压工作范围的转速使空气压缩装置3′压缩空气并经空气集压室(袋)4集压后冲击气动涡轮机5带动发电机6发电，所述动力装置(B)的发电装置与动力装置(A)的发电装置共用空气集压室(袋)4、气动涡轮机5、发电机6、实现发电、管理、运行集中。

所述传动装置2由锥齿轮及齿轮传动结构21和动力输出结构22组成，锥齿轮及齿轮传动结构21的输入端由输入锥齿轮211构成，锥齿轮及齿轮传动结构21的输出端构成传动装置2的输入端，锥齿轮及齿轮传动结构21的输出端由主动齿轮组15构成，同时构成传动装置2的输出端，其通过启动齿轮16啮合被动齿轮17连接空气压缩装置3，动力输出结构22的输出端由输出锥齿轮221构成，输出锥齿轮221与输入锥齿轮211啮合，动力输出结构22的输入端固定连接在动能输入叶轮1一端。所述传动装置2′由锥齿轮及齿轮传动结构2′1和动力输出结构2′2组成，锥齿轮及齿轮传动结构2′1的输入端由输入锥齿轮2′11构成，锥齿轮及齿轮传动结构2′1的输出端构成传动装置2′的输入端，锥齿轮及齿轮传动结构2′1的输出端由主动组齿轮15′构成，同时构成传动装置2′的输出端，其通过启动齿轮16′啮合被动齿轮17′连接空气压综装置3′，动力输出结构2′2的输出端由输出锥齿轮2′23构成，输出锥齿轮2′23与输入锥齿轮2′11啮合，动力输出结构2′2的输入端固定连接在风轮机1′一端。

所述动力输出结构22还包括设在动能输入叶轮一端的叶轮锥齿轮222和传动轴223，叶轮锥齿轮222固定在动能输入叶轮1轴端；所述动能输入叶轮1转动支撑在两端的呈密封箱体状的支撑座12上，支撑座12由海水浮力支撑， 支撑座12通过与海底固定的基框13限制其水平方向运动；所述空气压缩装置3，空气集压室(袋)4，气动涡轮机5，发电机6均安装在机房11内，机房11通过与海底固定；所述挡风墙9构成机房墙身的一部分；所述转动轴223通过轴承竖向转动支撑在支撑座12上，传动轴223位于支撑座12箱体内的部分固定连接有叶轮锥齿轮222啮合的第一从动锥齿轮224，传动轴223上端伸出机房11的楼地板，传动轴223上部设有花键；所述输出锥齿轮221设有与传动轴223花键结构滑动配合的内花键，输出锥齿轮221通过轴承座111转动支撑在机房9内，锥齿轮及齿轮传动结构21的输入锥齿轮211在机房11内与输出锥齿轮221啮合。所述动力输出构结2′2是一个竖向转动的传动结构，其还包括设在风轮机1′一端的叶轮锥齿轮2′21，叶轮锥齿轮2′21固定在风轮机1′；动力输出结构2′2由风塔和机房11房顶层上的支撑座固定转动，动力输出结构2′2的竖向转动轴穿过机房11房顶层由其末端连接的锥齿轮2′23在机房内与锥齿轮及齿轮传动结构21的输入锥齿轮2′11啮合。

所述变速装置7和7′均设有三增速三减速的六级变速，所述增速装置8和8′设有八级增速。

以上虽然结合了附图描述了本发明的实施方式，但本领域的普通技术人员也可以意识到对所附权利要求的范围内作出各种变化或修改，这些修改和变化应理解为是在本发明的范围和意图之内的。

Claims (9)

1.一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的方法和装置，其特征在于：包括：

a、设置一利用海水水波浪、涨潮时的潮流和低海空的风力形成互补共同推动动能输入叶轮(1)转动的动力装置(A)来压缩空气，并将这些压缩的空气集中贮藏于空气集压室(袋)(4)，同时设置一利用高海空的风能的动力装置(B)来压缩空气，并将这些压缩的空气也集中在空气集压室(袋)(4)，再将空气集压室(袋)(4)的压缩空气释放出利用气动涡轮机机组(5)各自旋转来带动与之相连接的传统发电机组(6)发电。

b、所述的动力装置(A)的动能输入叶轮(1)不但可以由海水水波浪、涨潮时的潮流推动转动，而且同时还可由风力推动转动，动能输入叶轮(1)下半部分浸没在海水中，上半部分露出海水平面，动能输入叶轮(1)利用海水浮力随海水平面的升降而升降；

c、所述的动能输入叶轮(1)上方设置一具有内凹曲面的挡风墙(9)，在挡风墙(9)的曲面下端设置一导风板(10)，导风板(10)将挡风墙(9)接收到的风引向动能输入叶轮(1)上半部分的叶片(1a)工作面，以推动动能输入叶轮(1)朝水波浪、海潮推动而转动的方向转动。

d、所述动力装置(A)根据其所接受的不同动能大小同时或分别并接不同大小的空气压缩装置(31)、(32)、(33)、(34)来压缩空气，并将其输送入相应的空气集压室(41)、(42)(43)、(44)，再由集压的空气冲击与其大小相对应的气动涡轮机(51)、(52)、(53)、(54)来带动相应的发电机(61)、(62)、(63)、(64)发电。

e、所述动力装置(B)根据所接受的不同动能大小，同时或分别并接不同大小的空气压缩装置(3′1)、(3′2)、(3′3)、(3′4)来压缩空气，并将其输送相应的空气集压室(41)、(42)、(43)、(44)，再由集压的空气冲击与其大小相对应的气动涡轮机(51)、(52)、(53)、(54)来带动相应的发电机(61)、(62)、(63)、(64)发电。

2.根据权利要求1所述综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的方法，其特征在于：所述方法不但可以将动力装置(A)和动力装置(B)各自的发电方法统一集中在同一地方实施，来建立超大形发电站，而且可以分别单独在各自适宜的地方实施，也就是可单独将动力装置(B)压缩空气发电方法单独实施在风力发电领域，实现低成本的巨型风轮机的风力发电和多风轮机压缩的空气统一集压后发电技术。也可根据建立发电站的大小、地域等特点，将动力装置(A)及与其连接的空气压缩装置建立在海上，将动力装置(B)及与其连接的空气压缩装置和空气集压室建立在岸上或岛上来实现在陆地上统一集中压缩空气发电。

3.一种综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的装置，该装置实际上是包括用于权利要求1所述发电方法的动力装置(A)的发电装置和动力装置(B)的发电装置及集中组合成的一套发电装置。

a、所述动力装置(A)的发电装置包括动能输入叶轮(1)、传动装置(2)、空气压缩装置(3)、空气集压室(袋)(4)、气动涡轮机(5)、发电机(6)，动能输入叶轮(1)的输出端与传动装置(2)的输入端连接，传动装置(2)的输出端依次连接有变速装置(7)和加速装置(8)，加速装置(8)的输出端通过启动齿轮(16)连接空气压缩装置(3)，空气压缩装置(3)通过导气管(14)连接空气集压室(4)，再通过导气管将空气集压室(4)的压缩空气导出冲击气动涡轮机(5)来带动与其相连接的发电机(6)发电，其特征在于：所述动能输入叶轮(1)利用海水浮力支撑，动能输入叶轮(1)下半部分浸没在海水中，上半部分露出海水平面，动能输入叶轮(1)叶片(1a)的工作面呈内凹曲面，动能输入叶轮(1)叶片(1a)的背面呈外凸状曲面，动能输入叶轮(1)的上方设有具有内凹曲面的挡风墙(9)，挡风墙(9)的内凹曲面下端设有导风板(10)，导风板(10)将挡风墙(9)内凹曲面的风引向动能输入叶轮(1)上半部分，以推动动能输入叶轮(1)朝水波浪、海潮推动而转动的方向转动。为了有效并彻底地利用动能输入叶轮(1)所捕获的能量，并使其能稳定发电和便于操作及并入电网，不设计传动装置(2)直接与发电机(6)相连接，而设置启动齿轮(16)使传动装装置(2)连接空气压缩装置(3)，空气压缩装置(3)由导气管(14)连接空气集压室(袋)(4)，再由导气管将空气集压室(袋)(4)内的压缩空气导出冲击气动涡轮机(5)转动来带动同气动涡轮机(5)相连接的发电机(6)的转动来发电。

b、所述风能动力装置(B)的发电装置包括风轮机(1′)、传动装置(2′)、空气压缩装置(3′)、空气集压室(袋)(4)、气动涡轮机(5)、发电机(6)，风轮机(1′)的输出端与传动装置(2′)的输入端连接，传动装置(2′)的输出端依次连接有变速装置(7′)和加速装置(8′)，加速装置(8′)的输出端通过启动齿轮(16′)连接空气压缩装置(3′)，空气压缩装置(3′)通过导气管连接空气集压室(袋)(4)，再通过导气管将空气集压室(袋)(4)的压缩空气导出冲击气动涡轮机(5)，来带动与其连接的发电机(6)发电，其特征在于：风轮机(1′)相连接的传动装置(2′)不直接连接发电机，为了彻底有效地利用风轮机(1′)所捕获的风能，不论风力大小均能稳定发电，且方便输入电网，而设置启动齿轮(16′)使传动装置(2′)连接空气压缩装置(3)，空气压缩装置(3′)由导气管连接空气集压室(袋)(4)，再由导气管将空气集压室(袋)(4)内的压缩空气导出冲击气动涡轮机(5)转动来带动同气动涡轮机(5)相连接的发电机(6)的转动来发电。

c、动力传动装置(A)和风能传动装置(B)集合在一起共同发电装置，其特征在于：空气集压室(袋)(4)能分别或同时接受空气压缩装置(3)和空气压缩装置(3′)送来的压缩空气，再根据空气集压室(袋)的空气量、气压的大小来决定启动相应的气动涡轮机(5)带动相应的发电机(6)发电，再由开关(气伐)(18)来控制隔离未用空气集压室(袋)使其已启用的空气集压室(袋)封闭能有效集压空气或者由开关(气伐)(18)来打通已同时启用的空气集压空(袋)，使各个已启用的空气集压室气压一致，目的在于解决无论水波浪、潮流和风力的大或小均能实现稳定发电及输出电压、电流的稳定性。

4.根据权利要求3所述综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的装置，其特征在于：所述传动装置(2)由锥齿轮及齿轮传动结构(21)和动力输出结构(22)组成，锥齿轮及齿轮传动结构(21)的输入端由输入锥齿轮(211)构成，锥龄及齿轮传动结构(21)的输出端由输出主动齿轮组(15)构成，由启动齿轮(16)啮合主动齿轮(15)和被动齿轮(17)来启动被动齿轮(17)带动连接的空气压缩装置(3)工作。动力输出结构(22)的输出端由输出锥齿轮(221)构成，输出锥齿轮(221)与输入锥齿轮(211)啮合，动力输出结构(22)的输入端固定连接在动能输入叶轮(1)一端。

5.根据权利要求4所述的综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的装置，其特征在于：所述动力输出结构(22)还包括设在动能输入叶轮(1)一端的叶轮锥齿轮(222)和传动轴(223)，叶轮锥齿轮(222)固定在动能输入叶轮(1)轴端；所述动能输入叶轮(1)转动支撑在两端的呈密封箱体状的支撑座(12)上，支撑座(12)由海水浮力支撑，支撑座(12)通过与海底固定的基框(13)限制其水平方向运动；所述锥齿轮及齿轮结构(21)、空气压缩装置(3)、气动涡轮机(5)、发电机(6)均安放在机房(11)内，机房(11)能过其基础件与海底固定；所述挡风墙(9)构成机房(11)墙身的一部分；所述传动轴(223)通过轴承竖向转动支撑在支撑座(12)上，传动轴(223)位于支撑座(12)箱体内的部分固定连接有与叶轮锥齿轮(222)啮合的第一从动锥齿轮(224)，传动轴(223)上端伸出机房(11)的楼地板，传动轴(223)上部设有花键；所述输出锥齿轮(221)设有与传动轴(223)花键结构滑动配合的内花键，输出锥齿轮(221)通过轴承座(111)转动支撑在机房(11)内部，锥齿轮传动结构(21)的输入锥齿轮(211)在机房(11)内部与输出锥齿轮(222)啮合。其特征还在于：所述锥齿轮及齿轮传动结构(21)还包括设在该传动出结构(21)输入端依次连接的变速装置(7)和加速装置(8)，该传动结构(21)的输出端可通过其上的主动齿轮(15)、启动齿轮(16)、被动齿轮(17)，根据锥齿轮及齿轮传动结构(21)输出功能的不同大小同时或分别连接空气压缩装置(31)、(32)、(33)、(34)。空气压缩装置(31)＜(32)＜(33)＜(34)的额定功率依次递增，空气压缩装置(31)额定功率最小，空气压缩装置(34)额定功率为最大属特大型。

6.根据权利要求3所述综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的装置，其特征在于：所述传动装置(2′)由动力输出结构(2′2)和锥齿轮及齿轮传动结构(2′1)组成。动力输出结构(2′2)的输出端由输出锥齿轮(2′23)构成，输出锥齿轮(2′23)与输入锥齿轮(2′11)啮合，动力输出结构(2′2)的输入端锥齿轮(2′22)和风轮机(1′)的输出锥齿轮(2′21)啮合。动力输出结构(2′2)固定在风塔内，下端固定机房(11)顶部，下端及其上的锥齿轮(2′23)均在机房(11)内。锥齿轮及齿轮传动结构(2′1)的输入锥齿轮(2′11)同动力输出结构(2′2)的输出锥齿轮(2′23)啮合，锥齿轮及齿轮传动结构(2′1)的输入端分别依次连接变速装置(7′)和增速装置(8′)，增速装置(8′)两输出端可根据其输出功率的大小通过其上的主动齿轮(15′)、启动齿轮(16′)、被动齿轮(17′)同时或分别连接空气压缩装(3′1)、(3′2)、(3′3)、(3′4)空气压缩装置(3′1)＜(3′2)＜(3′3)＜(3′4)的额定功率依次递增，空气压缩装置(3′1)的额定功率最小，空气压缩装置(3′4)的额定功率最大属特大型。

7.根据权利要求3所述综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电的装置，其特征在于：空气集压室(4)分别由空气集压室(41)、(42)、(43)、(44)并连组成，其可通过开关(18)使各个空气集压室独立，也可使其相通，甚至连成一整体，空气集压室(41)、(42)、(43)、(44)的大小依次递增，空气集压室(41)最小，(44)为最大。空气集压室(41)、(42)、(43)、(44)其分别对应连接有气动涡轮机(51)、(52)、(53)、(54)。气动涡轮机(51)、(52)、(53)、(54)又分别对应连接发电机(61)、(62)、(63)、(64)。气动涡轮机(51)＜(52)＜(53)＜(54)的额定功率和发电机(61)＜(62)＜(63)＜(64)的额定功率均是分别递增的。根据空气集压室(4)所获气量及气压的大小同时或分别来启动相应的气动涡轮机(5)和发电机(6)来发电。

8.根据权利要求3所述综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电装置，其特征在于：所述变速装置(7)、(7′)分别设有三个减速齿轮和三个增速齿轮。所述增速装置(8)、(8′)分别设有八级增速。

9.根据权利要求3所述综合利用海洋能、风能集中压缩空气发电装置，其特征在于：所述风轮机(1′)的大小和叶片(1′a)的长短，可根据其所设置的位置来设定，只要所处位置许可，其可设置成超大风轮机(1′)，叶片(1′a)的长度可设置为50米以上，甚至一百米以上。