CN107420267A - 一种风能和潮流能综合发电装置 - Google Patents

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王磊
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丁欢欢
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Abstract

本发明涉及一种风能和潮流能综合发电装置，包括风力发电装置、电气控制系统和设置在海平面以下的潮流能发电装置；风力发电装置与电气控制系统电连接；潮流能发电装置与电气控制系统电连接；潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器；方向传感器与电气控制系统电连接；方向传感器用于获取潮流流向的电信号，并将电信号传送电气控制系统，控制所述潮流能发电装置的旋转。本发明风力发电装置与潮流能发电装置通过共同的电气控制系统，传输电能，可有效降低单位发电成本，提高能量利用率、传输效率；并且当潮流能发电装置和风力发电装置需要应急用电时，可通过电气控制系统储存的电能，为潮流能发电装置和风力发电装置供电。

Description

一种风能和潮流能综合发电装置
技术领域
本发明涉及海洋能利用领域，特别涉及一种风能和潮流能综合发电装置。
背景技术
随着石油、煤等不可再生能源的消耗，人们逐渐考虑如何充分利用海洋上的能源，而海洋上的风能、潮流能、波浪能属于无穷无尽的可再生资源，而且属于无污染的绿色能源。海上利用风力进行发电的技术已经成熟，但是，相比于海上风力发电，波浪能发电装置和潮流发电装置的能量转化率较低，单位发电成本较高，一定程度限制了二者的充分利用。故如何将风能、潮流能及波浪能三者充分利用，并采用同一装置进行发电，是近年来一直研究的课题。
申请号为201410206109.0的中国发明专利公开了基于单桩平台的风能‐波浪能‐潮流能集成发电结构，包括单桩平台风力发电结构、波浪能发电装置和潮流能发电装置，单桩平台风力发电结构包括风力机、导管架结构、单桩支撑结构和配套电力传输系统，波浪能发电装置设在导管架结构水面处，潮流能发电装置设在水下的单桩支撑结构上。该发明采用单桩平台结构施工便利、建造成本低，适用范围广；风力发电、波浪发电和潮流发电共享单桩支撑结构和电力传输系统，可有效降低单位发电成本。该发明能够将风能、潮流能、波浪能有效转化为电能，转化效率高。但该发明存在以下不足，当潮流流向发生变化时，潮流能发电装置的能量转换效率较低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供了一种风能和潮流能综合发电装置。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种风能和潮流能综合发电装置，包括风力发电装置、电气控制系统和设置在海平面以下的潮流能发电装置；
所述风力发电装置与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器；所述方向传感器与所述电气控制系统电连接；所述方向传感器用于获取潮流流向的电信号，并将电信号传送电气控制系统，控制所述潮流能发电装置的旋转。
本发明的有益效果在于：
通过在潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器，当潮流流向发生变化时，所述方向传感器获取相应的电信号；通过所述传感器与所述电气控制系统电连接，将电信号传送给电气控制系统，控制潮流能发电装置发生相应的旋转，提高了潮流能发电装置的能量转换效率；所述风力发电装置与所述电气控制系统电连接；所述潮流能发电装置与所述电气控制系统电连接；风力发电装置与潮流能发电装置同时通过电气控制系统，传输电能，可有效降低单位发电成本，提高能量利用率、传输效率；并且当潮流能发电装置和风力发电装置需要应急用电时，可通过电气控制系统储存的电能，为潮流能发电装置和风力发电装置供电。
附图说明
图1为本发明实施例的一种风能和潮流能综合发电装置的结构图；
图2为本发明实施例的一种风能和潮流能综合发电装置的风力发电装置结构图；
图3为本发明实施例的一种风能和潮流能综合发电装置的潮流能发电装置放大的结构图；
标号说明：
1、风力发电装置；2、潮流能发电装置；3、导管架；4、塔筒；5、立柱；6、固定桩；
11、叶轮；12、第二轴；13、第二腔体；14、齿轮变速箱；15、第二发电机；
21、水轮；22、第一轴；23、第一腔体；24、第一发电机；25、轴承；
26、方向传感器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过在潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器，当潮流流向发生变化时，所述方向传感器获取相应的电信号；通过所述传感器与所述电气控制系统电连接，将电信号传送给电气控制系统，控制潮流能发电装置发生相应的旋转，提高了潮流能发电装置的能量转换效率。
请参照图1至图3，本发明提供的一种风能和潮流能综合发电装置，包括风力发电装置1、电气控制系统和设置在海平面以下的潮流能发电装置2；
所述风力发电装置1与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置2与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置2上设有潮流能的方向传感器26；所述方向传感器26与所述电气控制系统电连接；所述方向传感器26用于获取潮流流向的电信号，并将电信号传送电气控制系统，控制所述潮流能发电装置2的旋转。
从上述描述可知，通过在潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器，当潮流流向发生变化时，所述方向传感器获取相应的电信号；通过所述传感器与所述电气控制系统电连接，将电信号传送给电气控制系统，控制潮流能发电装置发生相应的旋转，提高了潮流能发电装置的能量转换效率；所述风力发电装置与所述电气控制系统电连接；所述潮流能发电装置与所述电气控制系统电连接；风力发电装置与潮流能发电装置同时通过电气控制系统，传输电能，可有效降低单位发电成本，提高能量利用率、传输效率；并且当潮流能发电装置和风力发电装置需要应急用电时，可通过电气控制系统储存的电能，为潮流能发电装置和风力发电装置供电。
本发明的工作原理：塔筒顶部设有风力发电装置，海上的风吹动风力发电装置上的叶轮进行旋转，能够风能转换为与叶轮连接的第二轴的动能，通过所述第二轴与齿轮变速箱，所述齿轮变速箱与第二发电机连接，能够将动能转换为电能；设置在海平面下方的潮流能发电装置，能够将潮流能转换为与所述水轮连接的第一轴的动能，通过所述第一轴与所述第一发电机发电连接，进而转换为电能；风力发电装置和潮流能发电装置所产生的电能通过共同的电气控制系统进行传输，能够降低能量损耗；当潮流能发电装置和风力发电装置需要应急用电时，可通过电气控制系统的蓄电池或超级电容为潮流能发电装置和风力发电装置供电。
进一步的，上述风能和潮流能综合发电装置还包括导管架3；所述导管架3的纵向截面为等腰梯形；
所述导管架3内设有立柱5；
所述潮流能发电装置2包括第一腔体23，所述第一腔体23上设有轴承25；所述立柱5安装在所述轴承25内孔上；
所述方向传感器26设置在所述第一腔体23上；所述方向传感器26与所述电气控制系统电连接。
从上述描述可知，由上述结构可将潮流能发电装置设置在海平面下面，当潮流的流向发生变化时，所述方向传感器能够获取相应的电信号，并将电信号传送电气控制系统，并且上述的潮流能发电装置的第一腔体上设有用于改变潮流能发电装置方向的偏航装置，当电气控制系统接收到上述电信号时，电气控制系统控制潮流能的偏航装置使潮流能发电装置通过轴承(偏航轴承)对准潮流来流方向，保证潮流能的发电效率。
进一步的，上述的潮流能发电装置2还包括水轮21、第一轴22和第一发电机24；
所述水轮21设有第一通孔；所述水轮21通过所述第一通孔与所述第一轴22连接；所述第一轴22与所述第一发电机24连接；所述第一发电机24设置在所述第一腔体23内；所述第一发电机24与所述电气控制系统电连接。
从上述描述可知，潮流流动时能够带动水轮进行旋转，通过所述水轮与所述第一轴连接，从而带动所述第一轴旋转，能够将潮流能转换为所述第一轴的动能，通过所述第一轴与所述第一发电机连接，能够将动能转换为电能，并将所述电能传输给所述电气控制系统，上述结构实现了将潮流能转换为电能，并及时将所产生的电能进行传输，提高了能量的转换效率。
进一步的，上述风能和潮流能综合发电装置还包括塔筒4；所述塔筒4形状为圆柱形或圆台形；若塔筒的形状为圆台形时，其下表面积大于上表面积；
所述塔筒4设置在所述导管架3上；所述风力发电装置1设置在所述塔筒4顶部。
从上述描述可知，所述风力发电装置设置在所述塔筒的顶部，风力发电装置位于风力较大处，能够最大限度的获取风能。
进一步的，上述的风力发电装置1包括：叶轮11、第二轴12、齿轮变速箱14、第二发电机15和第二腔体13；
所述叶轮11设有第二通孔；所述叶轮11通过所述第二通孔与所述第二轴12连接；所述第二轴12与所述齿轮变速箱14连接；所述齿轮变速箱14与所述第二发电机15连接；所述第二发电机与所述电气控制系统电连接；所述第二发电机15设置在所述第二腔体13内；所述第二腔体13与所述塔筒4顶部固定连接。
从上述描述可知，海上的风能够带动叶轮进行旋转，通过所述叶轮与所述第二轴连接，从而带动所述第一轴旋转，能够将风能转换为所述第二轴的动能；同时所述第二轴与所述齿轮变速箱连接，所述齿轮变速箱与所述第二发电机连接，通过所述齿轮变速箱能够提高发电机转轴的旋转速度，提高了能量转换率；通过所述第二发电机与所述电气控制系统连接，能够及时将所产生的电能传输给电气控制系统，风力发电装置和潮流能发电装置通过共同的电气控制系统传输电能，减小了传输过程的能量损耗，提高了能量的传输效率。
进一步的，上述的电气控制系统设置在所述塔筒4内。
从上述描述可知，将所述电气控制系统设置在所述塔筒内，能够避免电气控制系统风吹雨打，提高了其使用寿命。
进一步的，上述风能和潮流能综合发电装置还包括固定桩6，所述固定桩6与海底固定连接；所述固定桩6与所述导管架3连接。
从上述描述可知，上述结构实现了将导管架通过所述固定桩固定在海底，能够有效避免风能和潮流能综合发电装置被海浪给吹翻后不能进行发电。
进一步的，所述导管架3包括设置在底部的套筒，所述导管架3通过套筒套设在固定桩6上，所述套筒与固定桩6之间具有间隙，所述间隙通过灌浆料填满。
从上述描述可知，通过上述的连接方式，能够增强固定桩与导管架连接的可靠性与稳定性。
进一步的，上述的电气控制系统设有蓄电池或超级电容；所述蓄电池或超级电容与所述风力发电装置1电连接；所述蓄电池或超级电容与所述潮流能发电装置2电连接。
从上述描述可知，当潮流能发电装置和风力发电装置需要应急用电时，可通过电气控制系统的蓄电池或超级电容为潮流能发电装置和风力发电装置供电。
请参照图1至图3，本发明的实施例一为：
本发明提供的一种风能和潮流能综合发电装置，包括风力发电装置1、电气控制系统和设置在海平面以下的潮流能发电装置2；
所述风力发电装置1与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置2与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置2上设有潮流能的方向传感器26；所述方向传感器26与所述电气控制系统电连接；所述方向传感器26用于获取潮流流向的电信号，并将电信号传送电气控制系统，控制所述潮流能发电装置2的旋转。
从上述描述可知，通过在潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器，当潮流流向发生变化时，所述方向传感器获取相应的电信号；通过所述传感器与所述电气控制系统电连接，将电信号传送给电气控制系统，控制潮流能发电装置发生相应的旋转，提高了潮流能发电装置的能量转换效率；所述风力发电装置与所述电气控制系统电连接；所述潮流能发电装置与所述电气控制系统电连接；风力发电装置与潮流能发电装置同时通过电气控制系统，传输电能，可有效降低单位发电成本，提高能量利用率、传输效率；并且当潮流能发电装置和风力发电装置需要应急用电时，可通过电气控制系统储存的电能，为潮流能发电装置和风力发电装置供电。
本发明的实施例二为：
本发明的实施例二与实施例一的区别在于，一种风能和潮流能综合发电装置还包括导管架3；所述导管架3的纵向截面为等腰梯形；所述导管架3内设有立柱5；所述潮流能发电装置2包括第一腔体23、水轮21、第一轴22和第一发电机24；所述第一腔体23上设有轴承25；所述立柱5安装在所述轴承25内孔上；所述方向传感器26设置在所述第一腔体23上；所述方向传感器26与所述电气控制系统电连接；所述水轮21设有第一通孔；所述水轮21通过所述第一通孔与所述第一轴22连接；所述第一轴22与所述第一发电机24连接；所述第一发电机24设置在所述第一腔体23内；所述第一发电机24与所述电气控制系统电连接。
从上述描述可知，由上述结构可将潮流能发电装置设置在海平面下面，当潮流的流向发生变化时，所述方向传感器能够获取相应的电信号，并将电信号传送电气控制系统，控制所述潮流能发电装置发生相应的旋转，提高了潮流能的利用率；潮流流动时能够带动水轮进行旋转，通过所述水轮与所述第一轴连接，从而带动所述第一轴旋转，能够将潮流能转换为所述第一轴的动能，通过所述第一轴与所述第一发电机连接，能够将动能转换为电能，并将所述电能传输给所述电气控制系统，上述结构实现了将潮流能转换为电能，并及时将所产生的电能进行传输，提高了能量的转换效率。
本发明的实施例三为：
本发明的实施例三与实施例二的区别在于，一种风能和潮流能综合发电装置还包括塔筒4；所述塔筒4形状为圆柱形或圆台形；所述塔筒4设置在所述导管架3上；所述风力发电装置1设置在所述塔筒4顶部；所述风力发电装置1包括：叶轮11、第二轴12、齿轮变速箱14、第二发电机15和第二腔体13；所述叶轮11设有第二通孔；所述叶轮11通过所述第二通孔与所述第二轴12连接；所述第二轴12与所述齿轮变速箱14连接；所述齿轮变速箱14与所述第二发电机15连接；所述第二发电机与所述电气控制系统电连接；所述第二发电机15设置在所述第二腔体13内；所述第二腔体13与所述塔筒4顶部固定连接。
从上述描述可知，所述风力发电装置设置在所述塔筒的顶部，风力发电装置位于风力较大处，能够最大限度的将风能转换为电能；海上的风能够带动叶轮进行旋转，通过所述叶轮与所述第二轴连接，从而带动所述第一轴旋转，能够将风能转换为所述第二轴的动能；同时所述第二轴与所述齿轮变速箱连接，所述齿轮变速箱与所述第二发电机连接，通过所述齿轮变速箱能够提高发电机转轴的旋转速度，提高了能量转换率；通过所述第二发电机与所述电气控制系统连接，能够及时将所产生的电能传输给电气控制系统，风力发电装置和潮流能发电装置通过共同的电气控制系统传输电能，减小了传输过程的能量损耗，提高了能量的传输效率。
综上所述，本发明提供的一种风能和潮流能综合发电装置，通过在潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器，当潮流流向发生变化时，所述方向传感器获取相应的电信号；通过所述传感器与所述电气控制系统电连接，将电信号传送给电气控制系统，控制潮流能发电装置发生相应的旋转，提高了潮流能发电装置的能量转换效率；所述风力发电装置与所述电气控制系统电连接；所述潮流能发电装置与所述电气控制系统电连接；风力发电装置与潮流能发电装置同时通过电气控制系统，传输电能，可有效降低单位发电成本，提高能量利用率、传输效率；并且当潮流能发电装置和风力发电装置需要应急用电时，可通过电气控制系统储存的电能，为潮流能发电装置和风力发电装置供电。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种风能和潮流能综合发电装置，其特征在于，包括风力发电装置、电气控制系统和设置在海平面以下的潮流能发电装置；
所述风力发电装置与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置与所述电气控制系统电连接；
所述潮流能发电装置上设有潮流能的方向传感器；所述方向传感器与所述电气控制系统电连接；所述方向传感器用于获取潮流流向的电信号，并将电信号传送电气控制系统，控制所述潮流能发电装置的旋转。
2.根据权利要求1所述的一种风能和潮流能综合发电装置，其特征在于，还包括导管架；所述导管架的纵向截面为等腰梯形；所述导管架内设有立柱；
所述潮流能发电装置包括第一腔体，所述第一腔体上设有轴承；所述立柱安装在所述轴承内孔上；
所述方向传感器设置在所述第一腔体上；所述方向传感器与所述电气控制系统电连接。
3.根据权利要求2所述的一种风能和潮流能综合发电装置，其特征在于，还包括塔筒；所述塔筒形状为圆柱形或圆台形；所述塔筒设置在所述导管架上；所述风力发电装置设置在所述塔筒顶部。
4.根据权利要求3所述的一种风能和潮流能综合发电装置，其特征在于，所述风力发电装置包括：叶轮、第二轴、齿轮变速箱、第二发电机和第二腔体；
所述叶轮设有第二通孔；所述叶轮通过所述第二通孔与所述第二轴连接；所述第二轴与所述齿轮变速箱连接；所述齿轮变速箱与所述第二发电机连接；所述第二发电机与所述电气控制系统电连接；所述第二发电机设置在所述第二腔体内；所述第二腔体与所述塔筒顶部固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种风能和潮流能综合发电装置，其特征在于，所述电气控制系统设置在所述塔筒内。
6.根据权利要求2所述的一种风能和潮流能综合发电装置，其特征在于，还包括固定桩，所述固定桩与海底固定连接；所述固定桩与所述导管架连接。
7.根据权利要求6所述的一种风能和潮流能综合发电装置，其特征在于，所述导管架包括设置在底部的套筒，所述导管架通过套筒套设在固定桩上，所述套筒与固定桩之间具有间隙，所述间隙通过灌浆料填满。
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