CN106089559A - 海洋波浪能风能综合发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海洋波浪能风能综合发电装置，包括浮体机构、波浪能发电机构与风力发电机构等组成部分。所述浮体机构包括半潜式浮体平台和位于其下方的水下浮体平台；所述波浪能发电机构包括竖向设置在半潜式浮体平台内部的若干直线发电机，所述直线发电机的直轴连杆通过活性连接装置与水下浮体平台连接，所述水下浮体平台上部通过锚链与半潜式浮体平台连接，水下浮体平台下部通过张力腿与海床连接；所述风力发电机构固定安装在半潜式浮体平台的顶部。本发明综合发电装置将风力发电和波浪能发电相结合，能够利用浮体在风浪中的垂荡运动进行发电，结构设计合理，易于实现，可在深海中实施。

Description

海洋波浪能风能综合发电装置
技术领域
本发明涉及风力发电和波浪能发电技术领域，具体为一种用于深海的综合发电装置。
背景技术
随着经济的不断发展，陆上能源的开发已经无法满足人类对于能源的需求。在占地球表面71%的海洋中，蕴藏着大量的新型能源。海洋新能源的开发和利用受到国际社会越来越广泛的关注。风能作为可再生新能源，取之不尽，用之不绝，风能的开发和利用受到广泛关注。目前，各个沿海国家都相继建立起海上风力发电厂，但却仅仅局限于浅海。与此同时，具有能量密度高，分布范围广等特点的波浪能的开发也成为全世界关注的热点。目前，我国的海洋能源的开发和利用尤其是深海能源的开发尚处于起步阶段。随着科技的不断发展，海洋能源的开发由近海不断向深海发展。因此开发和研制一种能够用于深海的新能源发电装置具有很重要的现实意义。
发明内容
本发明的技术目的是提供一种可用于深海的海洋波浪能风能综合发电装置，其技术方案为：
一种海洋波浪能风能综合发电装置，包括浮体机构、波浪能发电机构与风力发电机构，其特征在于：
所述浮体机构包括半潜式浮体平台和水下浮体平台，所述水下浮体平台位于半潜式浮体平台的下方，且与半潜式浮体平台之间有一定距离，在竖直方向上，所述水下浮体平台的投影面积大于所述半潜式浮体平台的投影面积；所述半潜式浮体平台包括中央浮体和均匀分布在中央浮体周侧的多个浮座，所述直线发电机设置在所述中央浮体内；所述中央浮体呈圆柱状，所述浮座附着在中央浮体侧面的底部；浮座的下底面与中央浮体的下底面衔接，且浮座下底面为向上倾斜的坡面，所述坡面远离中央浮体的一端高于与中央浮体相接的一端。所述浮座为以中央浮体径向线为中心线的对称结构，浮座的与附着面相接的两个侧面在远离中央浮体的一端设有向所述中心线方向倾斜的斜面。
所述波浪能发电机构包括设置在半潜式浮体平台内部的若干直线发电机，所述直线发电机竖向设置在半潜式浮体平台内，直线发电机的直轴连杆通过活性连接装置与水下浮体平台连接，所述活性连接装置从半潜式浮体平台的下方伸出连接在水下浮体平台上，所述水下浮体平台上部通过锚链与半潜式浮体平台连接，水下浮体平台下部通过张力腿与海床连接；
所述风力发电机构固定安装在半潜式浮体平台的顶部。
在上述方案的基础上，进一步改进或优选的方案还包括：
所述活性连接装置的两端均通过万向节结构与连杆和水下浮体平台活动连接。
所述水下浮体平台优选采用正六边形的浮板，横向设置在水面以下。
所述浮体结构的外表面设有石墨烯防腐材料涂层，防止海水侵蚀。
所述风力发电机构包括风力发电机，风力发电机塔架的底部通过桁架固定在半潜式浮体平台上，塔架的中部通过围绕塔架均匀分布的若干条绳索与桁架连接，所述塔架及绳索上均设有减振装置。
所述塔架呈柱状，塔架中部的外壁设有套环，绳索的一端连接在所述套环上，所述套环与套环内侧的塔架柱体之间设有减振阻尼器，所述绳索的另一端通过也通过减振阻尼器与所述桁架连接。
所述阻尼器优选采用磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器的控制系统与直接或间接反应塔架或桁架振动状态的传感器连接。
有益效果：
本发明综合发电装置在风浪中工作时，由于水下浮体平台在阻力与自身惯量作用下保持相对稳定，使半潜式浮体平台相对于水下浮体平台产生垂荡运动，直线发电机在直轴连杆带动下做往复运动可产生电能，而风力发电机构则在海洋风的作用下产生电能。本发明综合发电装置将风能发电与波浪能发电结合为一体，结构新颖，且设计合理，可在深海中实施。
附图说明
图1 为本发明的结构示意图；
图2 为本发明上半部分的结构示意图；
图3 为本发明下半部分的结构示意图；
图4 为水下浮体平台的结构示意图；
图5 为半潜式浮体结构的俯视图；
图6 为半潜式浮体结构的主视图；
图7活性连接装置的结构示示意图。
上图中：
1风力发电机，2套环，3绳索，4磁流变阻尼器，5基座，6直线发电机，7连杆，8半潜式浮体结构，9活性连接装置，10锚链，11底部基座，12水下阻尼装置，13 张力腿，14 桁架。
具体实施方式
为了进一步阐明本发明的技术方案和工作原理，下面结合附图与具体实施例对本发明做进一步的介绍。
如图1至图3所示的一种海洋波浪能风能综合发电装置，包括浮体机构、波浪能发电机构、风力发电机构及系泊系统等组成部分。
所述浮体机构包括半潜式浮体平台8和水下浮体平台12，所述水下浮体平台12位于半潜式浮体平台8的正下方，半潜式浮体平台8通过锚链10与水下浮体平台连接，实现柔性的约束，同时减少风浪载荷对于整个发电装置的影响。所述水下浮体平台12与半潜式浮体平台8之间留有一定距离，使二者有足够的相对运动空间。水下浮体平台12下部通过张力腿13与海床连接，为半刚性连接，采用张力腿能够减少潮位对于整个发电装置的影响。在竖直方向上，所述水下浮体平台12的投影面积远大于所述半潜式浮体平台8的投影面积，使水下浮体平台12具有足够的稳定性。所述浮体结构的外表面设有石墨烯防腐材料涂层，以减少海水对于浮体结构侵蚀。
所述波浪能发电机构包括设置在半潜式浮体平台6内部密闭腔室中的直线发电机组，所述直线发电机组由多个直线发电机6组成。所述直线发电机6竖向安装在半潜式浮体平台8内部，直线发电机6的直轴连杆（带动发电机动子运动的轴杆）通过活性连接装置9与水下浮体平台12连接。所述活性连接装置9从半潜式浮体平台8的下方伸出，连接在水下浮体平台的底部基座11上。
所述风力发电机构安装在半潜式浮体平台8上。所述风力发电机构包括风力发电机1,风力发电机塔架的底部通过桁架14固定在中央浮体的顶部。所述塔架呈柱状，塔架中部的外壁设有套环2，所述套环2与套环内侧的塔架柱体之间设有减振装置。若干条围绕塔架均匀分布的高强度绳索3的一端连接在所述套环2上，另一端则通过磁流变阻尼器4与桁架14连接，所述磁流变阻尼器4安装在基座5上。所述磁流变阻尼器4的控制系统与直接或间接反应塔架或桁架14振动状态的传感器连接，如振动传感器、加速度传感器、压力传感器及位移传感器等，磁流变阻尼器4根据所述传感器传输的信号调节阻尼系数，实现智能减振的效果，避免塔架、桁架因受波浪冲击振动发生形变。而安装在塔架上的减振装置也可采用磁流变阻尼器。
本实施例中，如图5、图6所示，所述半潜式浮体平台8包括中央浮体和均匀分布在中央浮体周侧的四个浮座，所述直线发电机6安装在所述中央浮体内的密闭腔室中。所述中央浮体呈圆柱状，所述浮座附着在中央浮体侧面的底部。所述浮座的下底面与中央浮体的下底面衔接，且浮座下底面为向上倾斜的坡面8-2，所述坡面8-2远离中央浮体的一端要高于与中央浮体相接的一端。所述浮座为以中央浮体径向线为中心线的对称结构，浮座的与附着面（浮体与中央浮体的接触面）相接的两个侧面在远离中央浮体的一端设有向所述中心线方向倾斜的斜面8-1。上述的半潜式浮体平台结构可有效的消解波浪从各方向对半潜式浮体平台的冲击。
所述水下浮体平台12上设有若干底部基座11，所述活性连接装置9的两端均通过万向节结构（如万向球）与直线发电机的直轴连杆7和所述底部基座11活动连接，如图1、图7所示，活性连接装置9能够减少交变载荷对于整个发电装置的影响。所述水下浮体平台1采用正六边形的浮板，横向铺设在水面以下，所述锚链10的底端连接在水下浮体平台1中心与边缘的中间位置。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。

Claims (7)

1.一种海洋波浪能风能综合发电装置，包括浮体机构、波浪能发电机构与风力发电机构，其特征在于：
所述浮体机构包括半潜式浮体平台（8）和水下浮体平台（12），所述水下浮体平台（12）位于半潜式浮体平台（8）的下方，且与半潜式浮体平台（8）之间有一定距离，在竖直方向上，所述水下浮体平台（12）的投影面积大于所述半潜式浮体平台（8）的投影面积；所述半潜式浮体平台（8）包括中央浮体和均匀分布在中央浮体周侧的多个浮座，所述直线发电机（6）设置在所述中央浮体内；所述中央浮体呈圆柱状，所述浮座附着在中央浮体侧面的底部；所述浮座的下底面与中央浮体的下底面衔接，且浮座下底面为向上倾斜的坡面（8-2），所述坡面（8-2）远离中央浮体的一端高于与中央浮体相接的一端；所述浮座为以中央浮体径向线为中心线的对称结构，浮座的与附着面相接的两个侧面在远离中央浮体的一端设有向所述中心线方向倾斜的斜面（8-1）；
所述波浪能发电机构包括设置在半潜式浮体平台（8）内部的若干直线发电机（6），所述直线发电机（6）竖向设置半潜式浮体平台（8）内部，直线发电机（6）的直轴连杆通过活性连接装置（9）与水下浮体平台（12）连接，所述活性连接装置（9）从半潜式浮体平台（8）的下方伸出，连接在水下浮体平台（12）上，所述水下浮体平台（12）上部通过锚链（10）与半潜式浮体平台（8）连接，水下浮体平台（12）下部通过张力腿（13）与海床连接；
所述风力发电机构固定安装在半潜式浮体平台（8）顶部。
2.根据权利要求1所述的一种海洋波浪能风能综合发电装置，其特征在于，所述活性连接装置（9）的两端分别通过万向节结构与所述连杆和水下浮体平台（12）活动连接。
3.根据权利要求1所述的一种海洋波浪能风能综合发电装置，其特征在于，所述水下浮体平台（1）为正六边形的浮板，横向设置在水面以下。
4.根据权利要求1所述的一种海洋波浪能风能综合发电装置，其特征在于，所述浮体结构的外表面均设有石墨烯防腐材料涂层。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种海洋波浪能风能综合发电装置，其特征在于，所述风力发电机构包括风力发电机（1），风力发电机塔架的底部通过所述桁架（14）固定在半潜式浮体平台（8）上，塔架的中部通过围绕塔架均匀分布的若干条绳索（3）与桁架（14）连接，所述塔架及绳索（3）上均设有减振装置。
6.根据权利要求5所述的一种海洋波浪能风能综合发电装置，其特征在于，所述塔架呈柱状，塔架中部的外壁设有套环（2），绳索（3）的一端连接在所述套环（2）上，所述套环与套环内侧的塔架柱体之间设有减振阻尼器，所述绳索（3）的另一端也通过减振阻尼器与所述桁架（14）连接。
7.根据权利要求6所述的一种海洋波浪能风能综合发电装置，其特征在于，所述减振阻尼器为磁流变阻尼器，所述磁流变阻尼器的控制系统与直接或间接反应塔架或桁架振动状态的传感器连接。
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