CN108054827A - 一种海上多能源集成发电供电监测平台 - Google Patents

一种海上多能源集成发电供电监测平台 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种海上多能源集成发电供电监测平台，风光互补发电系统设置在支撑平台上；风机转轴转动时带动转子转动，与定子作用产生电流，通过风电整流器整流，与太阳能板产生的电流一起汇集到风光互补控制器中；波浪能发电系统为振荡浮子式发电系统，浮子通过传动轴与上方的活塞装置相连，活塞装置与上方的发电机相连，发电机通过输电装置与电能处理系统相连；潮汐能发电装置设置在浮体下方；传感器分布系统为平台上设置的各项传感器的集合；水下传感器组设于纵向布置的链条上，随海水的不同深度可拆卸地设置不同的传感器；电能处理系统设于浮体内部空腔内，对来自风能、太阳能、波浪能和潮汐能转化而来的电能进行处理、存储和输出。

Description

一种海上多能源集成发电供电监测平台
技术领域
本发明涉及一种海上多能源集成发电供电监测平台，属于海上供电装置技术领域。
背景技术
现有的海上多能源集成发电装置，一般只可作为发电使用，无法作为海上供电的装置，也不具备海上数据监测和通讯的功能，因此功能比较单一，此外，现有的海上多能源集成发电装置，在部件的设置上，也存在不合理之处，难以同时满足高灵活度和高自由度条件下的风、光、浪、流发电以及供电需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种海上多能源集成发电供电监测平台，形成集风、光、浪、流发电，对内供电，对外充电，兼具海上数据监测与通讯的一体化平台。
本发明采取以下技术方案：
一种海上多能源集成发电供电监测平台，包括主支撑体、风光互补发电系统、波浪能发电系统、潮汐能发电装置、传感器分布系统、电能处理系统；所述主支撑体包括浮体1，浮体1上设有支撑平台；所述风光互补发电系统设置在所述支撑平台上，包括风力发电保护壳4、风机叶片5、风机转轴7、风电整流器8、太阳能板25、转子31、定子32、风光互补控制器34；风机转轴7转动时带动转子31转动，与定子32作用产生电流，通过风电整流器8整流，与太阳能板25产生的电流一起汇集到风光互补控制器34中；所述波浪能发电系统为振荡浮子式发电系统，包括输电装置10、发电机11、活塞装置13、浮子14；浮子14通过传动轴与上方的活塞装置13相连，活塞装置13与上方的发电机11相连，所述发电机11通过输电装置10与所述电能处理系统相连；在海面波浪的作用下，浮子14产生上下振动，带动活塞运动，将动力传给发电机11，发出电流，电流通过输电装置10流向电能处理系统；所述潮汐能发电装置设置在所述浮体1下方，包括依次连接的水轮叶片17、水轮发电机18、潮汐能发电整流器20，所述潮汐能发电整流器20与电能处理系统相连；所述传感器分布系统为平台上设置的各项传感器的集合，浮体1周围固定设置传感器支撑板15，所述传感器支撑板15上采用散点分布的方式固定设置气温计26、空气质量仪29、气压计30；所述浮体1下部一圈固定设置水下传感器组19，水下传感器组设于纵向布置的链条上，随海水的不同深度可拆卸的地设置不同的传感器；浮体1上还设有与岸边和海岛进行通讯和数据交换的信号发射仪27和信号接收仪28；所述电能处理系统设于浮体1内部空腔内，对来自风能、太阳能、波浪能和潮汐能转化而来的电能进行处理、存储和输出。
进一步的，电能处理系统包括充电插座9、传感器供电器16、电线35、整流单元36、升压器37、传感器供电控制器38、充电稳定器39、充放电控制器40和蓄电池41；波浪能发电装置提供的电能依次通过整流单元36进行整流，流经升压器37进行升压，与其他三组发电装置的电能一起流入充放电控制器40，充放电控制器40对蓄电池41的充放电进行稳定控制；电能随后进入到蓄电池41进行储存；充电插座9通过充电稳定器39及电线35与蓄电池41连接；蓄电池41与所述传感器供电器16连接，传感器供电器16与各传感器连接。
进一步的，三组振荡浮子发电装置及充电插座9呈相隔90度四点分布，相互之间配重平衡。
进一步的，所述水下传感器组19呈链条状纵向分布，能够伸缩和拆卸，不同海水深度设置不同的传感器。
进一步的，所述风光互补发电系统还包括叶片支撑板6，太阳能板底座24，风机叶片5与叶片支撑板6通过螺栓连接。
进一步的，所述潮汐能发电整流器20下方固定设置锚链22，所述锚链22下部与锚23连接。
本发明的有益效果在于：
1)是集风、光、浪、流发电，对内供电，对外充电，兼具海上数据监测与通讯的一体化平台。
2)内部设置电能处理系统和充电装置，可为海上其它设备及船只等供电和充电，并且为可移动式充电，灵活度和自由度比现有技术中的充电桩等装置更加高。
3)下方设置链条状纵向分布的水下传感器组，特点为可伸缩、可拆卸、可根据海水深度设定不同传感器，使监测指标更为专门化，使数据更为准确。
4)浮体周围设有散点式传感器组，可对各个方向的气象指标进行监测，使监测数据不受浮体位置和移动的影响，更加可靠。
5)三组振荡浮子发电装置与后面的充电装置呈90度四点分布，相互之间配重平衡，起到使整个平台平衡运行的作用。
6)结构设计合理，从而较好的实现了风、光、浪、流发电，对内供电，对外充电，以及海上数据监测与通讯的复合功能。
附图说明
图1是本发明海上多能源集成发电供电监测平台的轴测图。
图2是本发明海上多能源集成发电供电监测平台的主视图。
图3是本发明海上多能源集成发电供电监测平台的俯视图。
图4是电能处理系统的俯视图。
图5是振荡浮子发电装置的示意图。
图6是风力发电装置的示意图。
图7是潮汐能发电装置的示意图。
图中，1浮体、2支撑平台、3防护架、4风力发电保护壳、5风机叶片、6叶片支撑板、7风机转轴、8风电整流器、9充电插座、10输电装置、11发电机、12发电机支撑板、13活塞装置、14浮子、15传感器支撑板、16传感器供电器、17水轮叶片、18水轮发电机、19水下传感器组、20潮汐能发电整流器、21支撑架、22锚链、23锚、24底座、25太阳能板、26气温计、27信号发射仪、28信号接收仪、29空气质量仪、30气压计、31转子、32定子、33气象传感器组、34风光互补控制器、35电线、36整流单元、37升压器、38传感器供电控制器、39充电稳定器、40充放电控制器、41蓄电池。
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7，本发明是一个海洋多能集成供电平台，可进行自供电，也可为海上其它设备进行充电。由风能、太阳能、波浪能和潮汐能联合供电，设置一整套电能处理系统以及充电装置，是多能集成的供电平台；就观测设备而言，在上方设有气象测量仪组，四周设置散点分布式传感器组，在底部水下设有纵向分布的传感器组平台。内部装有电能处理装置，可为其它海上工作设备充电和供电。
装置主要由主支撑体、风光互补发电系统、波浪能发电系统、潮汐能发电装置、传感器分布系统和电能处理及输出装置组成。
参见图2，主支撑体由浮体1、支撑平台2、防护架3、支撑架21组成，浮体1和支撑平台嵌套连接，支撑平台可以拆卸安装，对浮体内零部件进行维修和更换，浮体内部装有电能处理系统。防护架3和支撑架21均焊接于浮体1上，分别对浮体上的设备和水下的发电机以及锚链起支撑保护作用。
参见图2-3，风光互补发电系统主要由4风力发电保护壳、5风机叶片、6叶片支撑板、7风机转轴、8风电整流器、24底座、25太阳能板、31转子、32定子和34风光互补控制器组成。风机叶片5与叶片支撑板6通过螺栓连接，风机转轴7转动时带动转子31转动，与定子32作用产生电流，通过风电整流器8进行整流，与太阳能板25产生的电流一起汇集到风光互补控制器34中，方便进行后面的电能处理。
参见图2-3，波浪能发电系统为振荡浮子式发电系统，主要由输电装置10、发电机11、发电机支撑板12、活塞装置13和浮子14组成。发电机11通过螺栓连接在支撑板12上，支撑板12下方连有活塞装置13，浮子14通过传动轴与活塞相连。在海面波浪的作用下，浮子产生上下振动，带动活塞运动，从而将动力传给发电机11，发出电流。电流通过输电装置10流向后面的电能处理系统。三组振荡浮子发电装置与后面的充电装置呈90度四点分布，相互之间配重平衡，起到使整个平台平衡运行的作用。
参见图2、7，潮汐能发电装置主要由水轮叶片17、水轮发电机18、潮汐能发电整流器20组成。海中的潮流作用于叶片，使叶片转动，同时带动发电机运动，产生电流，由整流器进行整流，流向后面的电能处理系统。
参见图1-4，传感器分布系统为此平台上布置的各种传感器的集合，可对风、空气、天气、水文等自然要素进行监测和测量。主要由传感器支撑板15、水下传感器组19、气温计26、信号发射仪27、信号接收仪28、空气质量仪29、气压计30和气象传感器组33。其中，气温计、空气质量仪和气压计均分布于支撑板上，采用散点分布的方式，对不同区域和方向进行定向监测，使数据更为可靠；水下传感器组设于纵向布置的链条上，随海水的不同深度设置不同的传感器，同时，各个传感器均可拆卸和置换，可根据不同时间和不同海水状态进行不同传感器的替换，使海上诸多指标的监测更加精确和细致。同时，在浮体上设有信号发射仪和信号接收仪，可与岸边和海岛进行通讯和数据交换，完成对整片海域的观测。
参见图1、2、4，电能处理系统位于支撑平台下方的空腔内，是对来自风能、太阳能、波浪能和潮汐能转化而来的电能进行处理、储存和输出，是整个平台正常运行的重要模块。主要由充电插座9、传感器供电器16、电线35、整流单元36、升压器37、传感器供电控制器38、充电稳定器39、充放电控制器40和蓄电池41组成。波浪能发电装置提供的电能通过整流单元进行整流，然后流经升压器进行升压，然后与其他三组发电装置的电能一起流入充放电控制器，充放电控制器可对蓄电池的充放电进行稳定控制，确保输入和输出的电能足够有效安全。电能随后进入到蓄电池进行储存。充电时，电流从蓄电池中流出，通过充电稳定器而后进入充电插座，从而为外接的设备进行充电。充电稳定器可根据外接的具体设备进行调节，提供外接设备所需的电能。同时，蓄电池中的电能也流入到传感器供电控制器，此控制器可对外面分布的各种传感器进行供电控制，随后电流进入传感器供电器，准备给传感器组进行供电。
本实施例中的海上多能源集成发电供电监测平台：利用风能、太阳能、波浪能和潮流能进行发电；能够为其它海上设备或者平台进行供电和充电；集成了测量风速、风向、温度、气压、空气质量的仪器以及水下纵向分布的传感器组，实现海上各种自然参数的观测，并设置信号发射和接收仪，可与海岛和岸边进行通讯交流和信息交换，并且上述功能均由自供电支持。
以上是本发明的优选实施例，本领域普通技术人员还可以在此基础上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明要求保护的范围之内。

Claims (6)

1.一种海上多能源集成发电供电监测平台，其特征在于：
包括主支撑体、风光互补发电系统、波浪能发电系统、潮汐能发电装置、传感器分布系统、电能处理系统；
所述主支撑体包括浮体(1)，浮体(1)上设有支撑平台；
所述风光互补发电系统设置在所述支撑平台上，包括风力发电保护壳(4)、风机叶片(5)、风机转轴(7)、风电整流器(8)、太阳能板(25)、转子(31)、定子(32)、风光互补控制器(34)；风机转轴(7)转动时带动转子(31)转动，与定子(32)作用产生电流，通过风电整流器(8)整流，与太阳能板(25)产生的电流一起汇集到风光互补控制器(34)中；
所述波浪能发电系统为振荡浮子式发电系统，包括输电装置(10)、发电机(11)、活塞装置(13)、浮子(14)；浮子(14)通过传动轴与上方的活塞装置(13)相连，活塞装置(13)与上方的发电机(11)相连，所述发电机(11)通过输电装置(10)与所述电能处理系统相连；在海面波浪的作用下，浮子(14)产生上下振动，带动活塞运动，将动力传给发电机(11)，发出电流，电流通过输电装置(10)流向电能处理系统；
所述潮汐能发电装置设置在所述浮体(1)下方，包括依次连接的水轮叶片(17)、水轮发电机(18)、潮汐能发电整流器(20)，所述潮汐能发电整流器(20)与电能处理系统相连；
所述传感器分布系统为平台上设置的各项传感器的集合，浮体(1)周围固定设置传感器支撑板(15)，所述传感器支撑板(15)上采用散点分布的方式固定设置气温计(26)、空气质量仪(29)、气压计(30)；所述浮体(1)下部一圈固定设置水下传感器组(19)，水下传感器组设于纵向布置的链条上，随海水的不同深度可拆卸的地设置不同的传感器；浮体(1)上还设有与岸边和海岛进行通讯和数据交换的信号发射仪(27)和信号接收仪(28)；
所述电能处理系统设于浮体(1)内部空腔内，对来自风能、太阳能、波浪能和潮汐能转化而来的电能进行处理、存储和输出。
2.如权利要求1所述的海上多能源集成发电供电监测平台，其特征在于：电能处理系统包括充电插座(9)、传感器供电器(16)、电线(35)、整流单元(36)、升压器(37)、传感器供电控制器(38)、充电稳定器(39)、充放电控制器(40)和蓄电池(41)；波浪能发电装置提供的电能依次通过整流单元(36)进行整流，流经升压器(37)进行升压，与其他三组发电装置的电能一起流入充放电控制器(40)，充放电控制器(40)对蓄电池(41)的充放电进行稳定控制；电能随后进入到蓄电池(41)进行储存；充电插座(9)通过充电稳定器(39)及电线(35)与蓄电池(41)连接；蓄电池(41)与所述传感器供电器(16)连接，传感器供电器(16)与各传感器连接。
3.如权利要求1所述的海上多能源集成发电供电监测平台，其特征在于：三组振荡浮子发电装置及充电插座(9)呈相隔90度四点分布，相互之间配重平衡。
4.如权利要求1所述的海上多能源集成发电供电监测平台，其特征在于：所述水下传感器组(19)呈链条状纵向分布，能够伸缩和拆卸，不同海水深度设置不同的传感器。
5.如权利要求1所述的海上多能源集成发电供电监测平台，其特征在于：所述风光互补发电系统还包括叶片支撑板(6)，太阳能板底座(24)，风机叶片(5)与叶片支撑板(6)通过螺栓连接。
6.如权利要求1所述的海上多能源集成发电供电监测平台，其特征在于：所述潮汐能发电整流器(20)下方固定设置锚链(22)，所述锚链(22)下部与锚(23)连接。
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