CN107100787B - 一种模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台 - Google Patents

一种模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,包括风力发电组件,波浪能、潮流能复合发电组件,太阳能发电装置;导流腔开口处一边为平行与入流方向的直壁,另一边与入流方向成一定倾角的斜壁,斜壁侧设有外凸部分;叶轮组件的转动受力部位与直壁侧对应,波浪能导流装置设置在斜壁侧,并位于外凸部分之前;叶轮组件的上部具有第一转轴,第一转轴上部与第一棘轮相配合;发电机下端与第一棘轮装配;风动力组件具有第二转轴,第二转轴下端与第二棘轮连接,第二棘轮与发电机上端装配;风力发电组件与波浪能、潮流能复合发电组件协同工作,同一时刻下,提供较大功率者对发电机提供发电做功;整个发电平台片漂浮在液面之上。

Description

一种模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台
技术领域
本发明涉及一种模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,属于清洁能源发电装置技术领域。
背景技术
能源是为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源,然而由于一直以来对煤和石油的过度依赖不仅使得石油和煤的存储量迅速减少几近枯竭,而且由于对煤和石油的过度使用使得我们赖以生存的地球环境迅速恶化。我国海岸线绵长,海岛众多,海洋能资源丰富,如何利用好这清洁能源,是造福子孙后代的大事。
海洋能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。海洋能多种多样,主要包括波浪能、潮流能、潮汐能和温差能等。利用海洋能发电能够改善能源结构和环境,有利于海洋资源开发,受到许多国家的重视。现阶段我国已处于海洋能发电的初级阶段,然而对于综合利用效率的提高,装置的稳定性等问题尚未得到很好的解决。因此将对于海洋能源的综合利用进行模块化处理显得尤为重要。
现有技术对于波浪能、潮流能、风能、太阳能集成综合利用,进行发电还处于空白,由于三种能源的利用各自有考量之处,如何使合理利用三种能源,对同一个发电机提供动力,并同时利用太阳能发电,成为了本领域急需解决的技术难题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是:如何使同时合理利用波浪能、潮流能、风三种能源,对同一个发电机提供动力,并同时利用太阳能发电,实现高效率的发电。
本发明采取以下技术方案:
一种模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,包括风力发电组件,波浪能、潮流能复合发电组件,太阳能发电装置;所述波浪能、潮流能复合发电组件包括导流腔1、叶轮组件、波浪能导流装置、下棘轮、发电机17、上棘轮、风动力组件;所述导流腔1开口处一边为平行于入流方向的直壁,另一边与入流方向成一定倾角的斜壁,所述斜壁侧设有外凸部分2;所述叶轮组件的转动受力部位与所述直壁侧对应,所述波浪能导流装置设置在所述斜壁侧,并位于外凸部分2之前;所述叶轮组件的上部具有第一转轴5,第一转轴5上部与第一棘轮相配合;所述发电机17下端与第一棘轮装配;所述风动力组件具有第二转轴8,所述第二转轴8下端与第二棘轮连接,所述第二棘轮与发电机17上端装配;所述风力发电组件与波浪能、潮流能复合发电组件协同工作,同一时刻下,提供较大功率者对所述发电机17提供发电做功;所述太阳能发电装置同时进行发电;整个发电平台片漂浮在液面之上。
进一步的,还包括尾舵连接杆13及其末端的尾舵14,所述尾舵连接杆13与所述直壁的方向一致。
进一步的,所述叶轮组件包括第一转轴5、叶轮15,所述叶轮15均匀固定在第一转轴5的周围。
进一步的,所述风动力组件包括第二转轴8、风碗21,所述风碗21均匀固定在所述第二转轴8周围。
进一步的,所述导流腔1上部通过支撑结构固定设置浮体7,所述浮体7上固定设置太阳能板支撑杆11,及用于发电的太阳能板12。
更进一步的,所述太阳能板12具有感光装置,根据光照方向,所述太阳能板12能够绕所述太阳能板支撑杆11转动。
进一步的,所述波浪能导流装置包括固定在导流腔1上的波浪能通道4及其末端的波浪能导流罩3,所述波浪能通道4内设有阻止液体向外回流的逆向阀20。
本发明的有益效果在于:
1)同时利用波浪能、潮流能、风能为同一个发电机实施发电做功,相互之间不会互相干扰。
2)利用上、下棘轮的结构,可以实现:风能提供的动力与波浪能、潮流能提供的复合动力,两者之间,动力较大者实施发电做功,而另一者自由转动,但不会产生阻力的作用,从而实现了根据自然条件的不同,自动选择功率较大者进行发电,发电效率更高,对环境的适应能力更强。
3)在浮体上巧妙的设置太阳能发电装置,进一步提升了发电的能力,同时太阳能板能够根据光照的方向自动转动角度,发电效果更好。
4)尤其适用与海面、江面、湖面上对特定设备进行供电的小型发电设备,例如对信号灯塔,浮标、鱼饵投放器以及小岛等进行供电。这些位置供电难度较大,本装置发电适应性强,可靠性高。
5)导流腔设置成斜壁与直壁的结构,利用直壁处液体流动速度更快的特性,从而可以实现提供与叶轮的转动方向相适应的水流动力,由于另一方向(斜壁侧)也会有部分液流阻力,导流腔上设置外凸部分,起到静流的作用,从而减小反向的水流阻力,提高了叶轮转动的效率。
6)风能和流浪能共用一个发电机,保证资源充分利用,降低了成本,并且当风能或水能发电时不受水或风的影响,保证了发电的效率。
7)当风机损坏或者浪能耦合发电装置损坏时,整个装置不会停止对设备的供电,就是装置不会停止工作,对正在进行的工作几乎没有影响,提高了装置的可靠性。
附图说明
图1是本发明模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台的示意图。
图2是本发明模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台另一视角的示意图。
图3是本发明模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台的剖视图。
图4是图3中的局部放大图。
图5是图3中另一位置的局部放大图。
图6是叶轮组件的示意图。
图7是叶轮组件的俯视图。
图8是风动力组件的示意图。
图9是风动力组件的俯视图。
图中,1.潮流能导流罩,2.潮流能导流罩肚凸部分,3.波浪能导流罩,4.波浪能通道,5.第一转轴,6.连接架,7.浮体,8.第二转轴,9.风碗连接杆,10.风碗,11.太阳能板支撑杆,12.太阳能板,13.尾舵连接杆,14.尾舵,15.叶轮,16.棘轮,17.电机,18.平键,19.电机转轴,20.逆向阀,21风碗。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
参见图1-图9,本发明所要解决的技术问题是海洋能的综合利用的现有技术中的效率和稳定性进行模块化解决。通过级级能量转换,实现由海洋能转换为机械能然后到电能的转化。传统的装置是将波浪能、潮流能和风能进行分别转化,这对于资金以及装置本身的承重能力都是一个不小的挑战,本发明将风能,波浪能及潮流能进行集中处理,减少了装置的负重,节约了成本的投入,更增加了装置的稳定性,大大改善了以前离岸式装置经常维修的弊端,也为装置的持续工作提供了保证。
为了解决上述问题,本发明采取以下实施方式:
一种小型模块化波浪能、潮流能、风能和太阳能集成平台,结构包括:风力发电装置、波浪能、潮流能复合发电装置及太阳能发电装置。
参见图1-2,所述潮流能导流罩1开口处一边平行于入流方向,一边与入流方向成一定角度。中部有外凸部分为潮流能导流罩肚凸部分2,当横向的潮流能进入潮流能导流罩1由于一边为倾斜入口所以潮流会由扩口流向小口加速,然后在平壁处速度最快,参见图6-7,又由于叶轮15的形状使得叶轮15顺时针转动,而肚凸部分2则为静水区(此处的肚凸部分是参考河流水湾的水成静态的原理),叶片转动带动第一转轴5转动,然后通过第一棘轮16带动发电机17发电。如果潮流能从不同的方向过来,尾舵14(仿生鱼尾)会带动潮流能导流罩1转动,使得潮流能能顺利通过扩口进入。
参见图3、5,所述波浪能导流罩3通过打开波浪能通管4内的逆向阀20,使水流进入到潮流能导流罩1内,与潮流能汇合带动叶轮转动。
参见图1-2,8-9风力发电机通过风力带动风碗10转动,不管风从哪来都会带动风碗10顺时针转动,风碗对于环境的适应性能好,然后通过风碗连接杆9的第二转轴5转动然后通过第二棘轮16带动发电机17发电。
参见图1-2,太阳能发电装置阳光照射太阳能板12进行发电通过太阳能板支撑杆11进行支持。太阳能电池板12安装有感光装置,电池板会随着信号的改变而改变自己的倾角及方向。
参见图3,5,所述逆向阀波浪能冲下,逆向阀20自然打开;当潮流能通过时,逆向阀被顶死关闭,防止能量外泄。
第一棘轮16,当叶轮15带动第一转轴5转动时通过第一棘轮16带动发电机转动,风力发电也是如此,但是值得注意的是,当风力发电带动转轴的转速大于叶轮带动转轴的转速时,此时叶轮的转动,也就是波浪能耦合发电装置的转动为自由转动,此时发电动力为风力发电;当浪流耦合发电装置的转速大于风力发电装置的转速时,风力发电装置的转动为自由转动,此时带动发电机的动力源为浪能耦合装置。风能和流浪能共用一个发电机,保证资源充分利用,降低了成本,并且当风能或水能发电时不受水或风的影响,保证了发电的效率。而且其另一个优势是,当风机损坏或者浪能耦合发电装置损坏时,整个装置不会停止对设备的供电,就是装置不会停止工作,对正在进行的工作几乎没有影响,提高了装置的可靠性。
以上是本发明的优选实施例,本领域普通技术人员还可以进行各种变换或改进,在不脱离本发明总的构思的前提下,这些变换或改进都应当属于本发发明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,其特征在于:
包括风力发电组件,波浪能、潮流能复合发电组件,太阳能发电装置;
所述波浪能、潮流能复合发电组件包括导流腔(1)、叶轮组件、波浪能导流装置、下棘轮、发电机(17)、上棘轮;
所述导流腔(1)开口处一边为平行于入流方向的直壁,另一边与入流方向成一定倾角的斜壁,所述斜壁侧设有外凸部分(2);所述叶轮组件的转动受力部位与所述直壁侧对应,所述波浪能导流装置设置在所述斜壁侧,并位于外凸部分(2)之前;所述叶轮组件的上部具有第一转轴(5),第一转轴(5)上部与第一棘轮相配合;所述发电机(17)下端与第一棘轮装配;风力发电组件具有风动力组件,所述风动力组件具有第二转轴(8),所述第二转轴(8)下端与第二棘轮连接,所述第二棘轮与发电机(17)上端装配;
所述风力发电组件与波浪能、潮流能复合发电组件协同工作,同一时刻下,提供较大功率者对所述发电机(17)提供发电做功;
所述太阳能发电装置同时进行发电;
整个发电平台片漂浮在液面之上;
还包括尾舵连接杆(13)及其末端的尾舵(14),所述尾舵连接杆(13)与所述直壁的方向一致。
2.如权利要求1所述的模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,其特征在于:所述叶轮组件包括第一转轴(5)、叶轮(15),所述叶轮(15)均匀固定在第一转轴(5)的周围。
3.如权利要求1所述的模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,其特征在于:所述风动力组件包括第二转轴(8)、风碗(21),所述风碗(21)均匀固定在所述第二转轴(8)周围。
4.如权利要求1所述的模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,其特征在于:所述导流腔(1)上部通过支撑结构固定设置浮体(7),所述浮体(7)上固定设置太阳能板支撑杆(11),及用于发电的太阳能板(12)。
5.如权利要求4所述的模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,其特征在于:所述太阳能板(12)具有感光装置,根据光照方向,所述太阳能板(12)能够绕所述太阳能板支撑杆(11)转动。
6.如权利要求1所述的模块化波浪能、潮流能、风能、太阳能集成发电平台,其特征在于:所述波浪能导流装置包括固定在导流腔(1)上的波浪能通道(4)及其末端的波浪能导流罩(3),所述波浪能通道(4)内设有阻止液体向外回流的逆向阀(20)。
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