CN108252263A - 一种用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于海洋可再生能源和海洋水产养殖工程技术领域，尤其涉及到一种用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统，包括风力发电系统、浮式防波堤系统和深海养殖系统。本发明创新之处在于通过将风力发电机、浮式防波堤系统与深海养殖系统相结合，充分利用浮式防波堤，减小浮式网箱所承受的波浪载荷。此外，浮式防波堤为浮式风机提供支撑平台，有效的降低风机的成本。同时，利用风机产生的电能，达到深海养殖系统用电自给自足。与单一的深海养殖系统相对比，单位海域的利用率得到了有效的提高，同时还降低了浮式风机的成本，经济性优势得到了极大的体现，实现了养殖网箱的用电的自给自足，装置结构十分简单，实用价值比较高。

Description

一种用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统
技术领域
本发明属于海洋可再生能源和海洋水产养殖工程技术领域，尤其涉及到一种用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统。
背景技术
当前我们正处于能源急剧短缺的时代，与此同时石油煤炭等一次能源的使用也带来严重的环境问题。开发新型的清洁无污染能源已成为能源发展的趋势，海上风能因其可再生、无污染的独特优势越发受到关注。目前，世界上已安装的海上风机多以传统的固定式基础(单桩、三桩、导管架)为主，随着海上风电由近海转入深海，固定式基础由于其成本过大，在深海风机中并不适用，未来深海风能必以浮式基础为主。目前，深海浮式风机的成本仍然较大，并且深海的电能存储和传输技术仍然并不十分成熟，制约着深海浮式风机的发展。随着海洋资源的逐步开发，养殖技术的逐步发展，深海养殖成为海洋养殖业发展的必然趋势。然而，深海水产养殖对电力需求越来越大，采用传统的电力供应水产养殖，造价昂贵。同时，波浪载荷对养殖网箱的结构安全产生不利的影响。
发明内容
本发明的目的主要针对现有技术的不足，提出同时海上风机和浮式防波堤集成使用，将浮式防波堤作为海上风机的浮式基础，对浮式防波堤进行有效利用。此发明可利用防波堤有效减少网箱的波浪载荷，风力发电机产生的电能为水产养殖提供电力供应。实现深海浮式风机、浮式防波堤和深海养殖网箱系统的优势互补。该结构设计简单，实用价值较高，未来可以在深海养殖业与可再生能源行业进行广泛的推广。
本发明的技术方案：
一种用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统，包括风力发电系统、浮式防波堤系统和深海养殖系统；
所述的风力发电系统进一步包括风力发电机1、塔筒2和电力传输系统；所述的风机1为兆瓦级水平轴风力机，通过塔筒2与浮式防波堤系统连接；
所述的浮式防波堤系统进一步包括多个浮式防波堤的箱体3和箱体间的连接钢绳4，多个浮式防波堤的箱体3间通过箱体间的连接钢绳4连接，两端浮式防波堤的箱体3通过张紧式锚链5和海床固连；浮式防波堤系统的主要作用为消波、稳定水流，防止波浪过大，对养殖网箱系统造成破坏；浮式防波堤的箱体3内装有压载水，降低浮式防波堤系统的重心，使其保持稳定；浮式防波堤的箱体3同时为风力发电机1提供支撑平台；
所述的深海养殖系统包括圆形养殖网箱6、锚泊浮筒7、带重量块的垂直锚链8、垂直锚链9和定位锚链10；所述的圆形养殖网箱6由锚泊浮筒7提供所需的垂向力，每个锚泊浮筒7通过一条垂直锚链9固定在海底，圆形养殖网箱6通过定位锚链10固定在海底；每个圆形养殖网箱6底部均匀连接8个带重量块的带重量块的垂直锚链8，间隔45度角均匀分布，限制其在海流和鱼群作用下发生过大的运动；圆形养殖网箱6内为养殖鱼类、蟹类以及其他养殖生物；圆形养殖网箱6的电力供应主要有风力发电系统来提供。
本发明的有益效果：本发明创新之处在于通过将风力发电机、浮式防波堤与深海养殖网箱相结合，充分利用浮式防波堤，减小浮式网箱所承受的波浪载荷。此外，浮式防波堤可为浮式风机提供支撑平台,有效的降低浮式风机的成本。同时，利用海上风机产生的电能，达到深海养殖系统用电自给自足。与单一的深海养殖系统相对比，单位海域的利用率得到了有效的提高，同时还降低了浮式风机的成本，经济性优势得到了极大的体现，实现了养殖网箱的用电的自给自足，装置结构十分简单，实用价值比较高。
附图说明
图1是风机和浮式防波堤集成结构正视图。
图2是本发明的结构布置侧视图。
图3是养殖网箱分布俯视图。
图中：1风力发电机；2塔筒；3浮式防波堤的箱体；4箱体间的连接钢绳；5张紧式锚链；6圆形养殖网箱；7锚泊浮筒；8带重量块的垂直锚链；9垂直锚链；10定位锚链。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
如图1和图2，一种用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统包括风力发电机系统、浮式防波堤系统和深海养殖系统；上部的风力发电机1与浮式防波堤的网箱3固接，浮式防波堤的网箱3间通过箱体间的连接钢绳4相连，并通过张紧式锚链5与海床相连接；浮式防波堤后边布置圆形养殖网箱6，锚泊浮筒7通过钢绳与圆形养殖网箱6链接，为圆形养殖网箱6提供一定的浮力，重量块布置在圆形养殖网箱6下方，主要目的为降低重心，稳定圆形养殖网箱6，其主要材料可以是混凝土固定压载、矿砂压载以及砂石压载的其中一种。
风力发电机1在浮式防波堤上有序并且间隔一定距离布置(图1)，其目的是防止风机相互之间产生干扰，影响发电效率。浮式防波堤的主要形式为单体组合形式，不同单体之间通过钢绳连接，两侧浮式防波堤的箱体3通过张紧式锚链5与海底进行连接，各浮式防波堤的箱体3内布置有压舱水，主要目的为降低浮箱的重心，维持浮箱的稳定性。
圆形养殖网箱6为多排间隔布置(图3)，不同的圆形养殖网箱6通过箱体间的连接钢绳4互相连接形成集群系统。
在岸边组装时，浮式防波堤的箱体3内无压载水，整个浮式防波堤系统为风力发电机1提供浮力，风力发电机1的吃水较浅。当风力发电机1正常运行时，浮式防波堤的箱体3内装有压载水，使风机-浮式防波堤系统整体达到标准吃水深度，降低重心，使风力发电机1的稳定性得到提高，并且达到浮式防波堤阻浪消浪的功能，为圆形养殖网箱6提供稳定的水域环境。
该方法设计运行时，上部的风力发风机1通过偏航器使其对准风向，叶片在风速作用下进行旋转，通过齿轮箱传递给风力发电机1所需要的转速，产生大量的电能，部分用于圆形养殖网箱6本身的供电需求，另一部分通过电缆传送至陆地；浮式防波堤抵御大量的波浪载荷对圆形养殖网箱6的破坏，为圆形养殖网箱6的养殖提供稳定的水域环境，同时又为风力发风机1在深海中发电提供浮式基础；圆形养殖网箱6采用全潜式网箱，能够有效的减少因风速过大对圆形养殖网箱6本身的破坏，同时为避免圆形养殖网箱6产生过大的晃动，底部附加压载重量块，降低圆形养殖网箱6的重心，圆形养殖网箱6的稳定性得到保证。此外，浮式防波堤采用张紧式锚链5将其与海床进行连接，维持浮式防波堤和风力发风机1的稳定。

Claims (2)

1.一种用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统，其特征在于，所述的用于深海养殖的浮式防波提和风能集成系统包括风力发电系统、浮式防波堤系统和深海养殖系统；
所述的风力发电系统进一步包括风力发电机(1)、塔筒(2)和电力传输系统；所述的风机(1)为兆瓦级水平轴风力机，通过塔筒(2)与浮式防波堤系统连接；
所述的浮式防波堤系统进一步包括多个浮式防波堤的箱体(3)和箱体间的连接钢绳(4)，多个浮式防波堤的箱体(3)间通过箱体间的连接钢绳(4)连接，两端浮式防波堤的箱体(3)通过张紧式锚链(5)和海床固连；浮式防波堤系统的主要作用为消波、稳定水流，防止波浪过大，对养殖网箱系统造成破坏；浮式防波堤的箱体(3)内装有压载水，降低浮式防波堤系统的重心，使其保持稳定；浮式防波堤的箱体(3)同时为风力发电机(1)提供支撑平台；
所述的深海养殖系统进一步包括圆形养殖网箱(6)、锚泊浮筒(7)、带重量块的垂直锚链(8)、垂直锚链(9)和定位锚链(10)；所述的圆形养殖网箱(6)由锚泊浮筒(7)提供所需的垂向力，每个锚泊浮筒(7)通过一条垂直锚链(9)固定在海底，圆形养殖网箱(6)通过定位锚链(10)固定在海底；每个圆形养殖网箱(6)底部均匀连接8个带重量块的带重量块的垂直锚链(8)，间隔45度角均匀分布，限制其在海流和鱼群作用下发生过大的运动；圆形养殖网箱(6)内为养殖鱼类、蟹类以及其他养殖生物；圆形养殖网箱(6)的电力供应主要有风力发电系统来提供。
2.根据权利要求1所述的浮式防波提和风能集成系统，其特征在于，所述的重量块的材料是混凝土、矿砂或砂石。
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