CN108590967A - 一种利用海洋能的综合发电平台 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种利用海洋能的综合发电平台，包括平台主体、风力驱动装置、水力驱动装置及浮力发生装置，所述平台主体为封闭的壳体结构，其内部设有三个发电装置。风力驱动装置设置在平台主体的上方，其包括风力转轴、叶片安装板、内层叶片组及外层叶片组，内层叶片组和外层叶片组设在叶片安装板上，风力转轴与一个发电装置相连。水力驱动装置包括水力转轴及螺旋叶片，螺旋叶片固定在水力转轴的外侧，水力转轴与另一个发电装置相连。浮力发生装置包括液压传动机构及多个浮力驱动机构，各浮力驱动机构与剩余的一个发电装置相连。本发明结构合理，制造成本低，能量转化率高，清洁高效，绿色环保，将海洋能转化为电能，使发电成本大幅降低。

Description

一种利用海洋能的综合发电平台
技术领域
本发明涉及新能源装备技术领域，具体涉及一种利用海洋能的综合发电平台。
背景技术
当今世界上有多种波浪能发电装置，现在主流的海上发电装置有振荡水柱式发电装置，海上风车等。其中，振荡浮子式波浪能发电装置，振荡浮子吸收波浪能而上下往复运动，双向传递齿轮将振荡浮子往复运动的机械能转化为水平旋转轴的旋转机械能，经过增速齿轮箱增速和飞轮蓄能后，驱动永磁发电机转子转动，获得电能。此系统适合在周期较短的小波况环境中运行。当波高增加时，漂浮平台随波浪振荡加大，反而降低了漂浮平台与振荡浮子之间的相对运动幅度，且机械传递装置的摩擦阻力也随之增大，波浪能需要克服更大的摩擦阻力做功，而转化为电能较少。波浪能发电装置大都放置在海水中，海洋的一些恶劣环境时常发生，另外海水具有一定的腐蚀性，可能会造成波浪能发电装置的破坏与失效，因此波浪能发电装置的稳定性以及抗腐蚀性成为首当其冲要解决的问题。
对于海上风车发电装置，海上风车的叶片装置与陆地风力发电装置基本相同，海上风电系统属于高耸结构物，主要的是海上风车的稳定性，水平载荷和垂向载荷数量级相当，水平倾力矩作用将会引起浮式基础大幅摇摆运动甚至倾覆。常见波浪能发电装置有鸭式海浪发电装置，该装置则是利用浮力大小在纵深方向上逐渐递减的原理来进行设计，能使转换效率最大化，机构简单大面积布置效果好，但由于结构复杂，海上工作的安全性差，在我国很少获得试用。为了解决现有技术存在的上述缺陷，并良好的利用海上大量风能以及海下水流的蕴藏的流体动能，同时多方位的接受海下水流能，设计了该发明，能够多方位的吸收水流的动能及风能，转化为电能并储存。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种利用海洋能的综合发电平台，解决难以将海洋的潮汐能转化为机械能并实现持续发电，且能量利用率不高的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种利用海洋能的综合发电平台，包括平台主体、风力驱动装置、水力驱动装置及浮力发生装置，所述平台主体为封闭的壳体结构，其内部设有三个发电装置。所述风力驱动装置设置在平台主体的上方，其包括风力转轴、叶片安装板、内层叶片组及外层叶片组，内层叶片组和外层叶片组设在叶片安装板上，叶片安装板通过风力转轴与一个发电装置相连。水力驱动装置设置在平台主体的上方，包括水力转轴及螺旋叶片，螺旋叶片固定在水力转轴的外侧，其上端伸入平台主体内与另一个发电装置相连。浮力发生装置包括液压传动机构及呈环形均匀设在平台主体外侧的多个浮力驱动机构，各浮力驱动机构通过液压传动机构与剩余的一个发电装置相连。
优选地，所述叶片安装板有两个，两个叶片安装板一上一下水平布置。风力转轴穿过两个叶片安装板的中心，将两个叶片安装板固定连接在一起，风力转轴的下端伸入平台主体内部且安装有第一齿轮，通过第一齿轮驱动与其相连的发电装置。
优选地，所述内层叶片组包括多个翼型叶片，翼型叶片为方形平板结构，多个翼型叶片呈环形均匀固定于叶片安装板的内部。外层叶片组包括多个弧形叶片，各弧形叶片均竖向呈环形布置在叶片安装板的外侧，各弧形叶片向外突起的一侧分别与两个安装板的边缘可调节相连。
优选地，所述浮力驱动机构至少有四个，浮力驱动机构包括伸缩杆、液压缸及浮子，所述伸缩杆的一端与平台主体的外壁铰接，其另一端与浮子固定相连。液压缸位于伸缩杆的正下方，液压缸的缸体端部与平台主体的外壁铰接，其活塞杆的端部与伸缩杆的中部铰接。
优选地，浮子包括两个半球状的浮子单体，两个浮子单体的平面部分正向相对，且通过连杆固定相连在一起，所述伸缩杆的端部伸入两个浮子单体之间的间隙，与连杆固定相连。
优选地，液压传动机构包括高压蓄油器、液压马达及油箱，高压蓄油器与液压马达的进油端相连，油箱与液压马达的出油端相连。所述液压马达的动力输出端驱动与液压传动机构相连的发电装置。
优选地，缸体配置的活塞将缸体的空腔分成第一腔室和第二腔室，第一腔室的出油口和第二腔室的出油口，分别通过出油管与高压蓄油器相连，出油管上设置有出油单向阀。第一腔室的回油口和第二腔室的回油口，分别通过回油管与油箱相连，回油管上设置有回油单向阀。
优选地，所述水力转轴的上端伸入平台主体的内部且安装有第二齿轮，通过第二齿轮驱动与其相连的发电装置。
优选地，各翼型叶片均竖布置，翼型叶片的底部与位于下层的安装板固定相连，其上部镶嵌并穿出位于上层的叶片安装板。各翼型叶片在叶片安装板上规则排布，翼型叶片的壁薄一侧靠近叶片安装板的外缘，其壁厚一侧靠近风力转轴。
通过采用上述技术方案，本发明的有益技术效果是：本发明采用风力驱动装置、水力驱动装置及浮力发生装置，风力驱动装置采用双层叶片，加大了风力利用效率，承载能力高，提高了发电平台的整体稳定性。浮力发生装置的浮子可将潮汐能转化成液压传动机构的动力，减缓海浪对平台主体的冲击，增加了机体的稳定性。水力驱动装置的螺旋叶片由三个螺旋叶片单体组成，增加了阻截水流的面积，稳定性高，不需要偏航装置，能够充分吸收各个方向的水流，增加对水流的利用效率。该综合发电平台，采用液压传动能够平稳的进行发电，发电平台的设计不繁琐，容易拼装组成，维护费用低，全方位综合利用海上的多种能量，拥有相当高的发电效率，在海面上具有良好的稳定性。本发明采用多种方式的能量转化装置，充分利用海洋的风能、潮汐能及海水动能，综合发电平台结构设计合理，制造成本低，能量转化率高，清洁高效，绿色环保，将海洋能转化为电能，使发电成本大幅降低。
附图说明
图1是本发明一种利用海洋能的综合发电平台的结构原理示意图。
图2是本发明一种利用海洋能的综合发电平台的俯视结构示意图。
图3是图1中本发明示出的平台主体的内部结构示意图。
图4是图3中某一部分的结构原理示意图，示出的是液压传动机构及相关部件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明：
结合图1至图4，一种利用海洋能的综合发电平台，包括平台主体1、风力驱动装置2、水力驱动装置3及浮力发生装置4，所述平台主体1为封闭的圆台状壳体结构，其内部固定安装有三个发电装置，分别为第一发电装置5、第二发电装置6和第三发电装置7，三个发电装置均与蓄电池10相连，将电能暂时存储到蓄电池10。所述风力驱动装置2设置在平台主体1的上方，其包括风力转轴21、叶片安装板22、内层叶片组23及外层叶片组24，所述叶片安装板有两个，两个叶片安装板22呈一上一下的方式水平平行相对布置，风力转轴21穿过两个叶片安装板22的中心，与两个叶片安装板22固定相连在一起，风力转轴21的下端伸入平台主体1内部且安装有第一齿轮25，风力转轴21通过其下端第一齿轮25驱动安装在平台主体1内部的第一发电装置5发电。
所述内层叶片组23包括多个翼型叶片，外层叶片组24包括多个弧形叶片，所述内层叶片组23的多个翼型叶片和外层叶片组24的多个弧形叶片，分别布置在两个叶片安装板22的内外两层的圆周上，内层叶片组23的各翼型叶片位于内层的圆周上，外层叶片组24的各弧形叶片位于外层的圆周上。所述翼型叶片为一侧壁薄、另一侧壁厚的方形平板结构，各翼型叶片均竖放置，且等间隔规则排布在叶片安装板22的内部，具体地，各翼型叶片的底部与位于下层的叶片安装板22固定相连在一起，翼型叶片的上部镶嵌、固定在位于上层的叶片安装板22内部，其上端伸出位于上层的叶片安装板22的上表面一段距离。各翼型叶片在叶片安装板22上规则排布，翼型叶片的壁薄的一侧靠近叶片安装板22的边缘，其壁厚的一侧靠近风力转轴21。
外层叶片组24包括多个弧形叶片，弧形叶片为向一侧呈弧形突起的长方形平板结构，各弧形叶片均竖向放置，且呈环形等间隔规则排布在叶片安装板22的外缘上，各弧形叶片向内侧凹陷的一侧朝向叶片安装板22的外侧，其向外突起的一侧分别与两个叶片安装板的边缘可调节相连。工作状态下，平台主体1位于水面上，风力驱动装置2位于水面的上方，风力驱动装置2的内层叶片组23及外层叶片组24在风力的作用下，驱动风力转轴21转动，所述风力转轴21通过其下端的第一齿轮25，驱动第一发电装置5实现发电。
水力驱动装置3设置在平台主体1的上方，包括水力转轴31及螺旋叶片32，螺旋叶片32是由三个螺旋叶片单体规则排布组成，各螺旋叶片单体螺旋环绕并固定在水力转轴31的外侧，水力转轴31的上部伸入平台主体1的内部，水力转轴31的上端固定安装有第二齿轮33，水力驱动装置3通过第二齿轮33驱动第二发电装置6发电。工作状态下，水力转轴31及螺旋叶片32位于水下，水流通过螺旋叶片32驱动水力转轴31绕其轴线转动，所述水力转轴31通过其顶端的第二齿轮33驱动第二发电装置6发电。浮力发生装置4包括液压传动机构41及呈环形均匀设在平台主体1外侧的多个浮力驱动机构42，各浮力驱动机构42均通过液压传动机构41与第三发电装置7相连。
所述浮力驱动机构42至少有四个，浮力驱动机构42包括伸缩杆421、液压缸422及浮子423，所述伸缩杆421的一端与平台主体1的外壁上的铰支座铰接，其另一端与浮子423固定相连。所述液压缸422位于伸缩杆421的正下方，液压缸422的缸体端部与平台主体1的外壁铰接，其活塞杆424的端部与伸缩杆421的中部铰接。浮子423包括两个半球状的浮子单体，两个浮子单体的平面部分正向相对，且通过连杆固定相连在一起，所述伸缩杆421的端部伸入两个浮子单体之间的间隙，与连杆固定相连。使用时，浮子423漂浮在水面上，并随着水面的波动上下起伏，伸缩杆421绕着其与平台主体1的连接处在竖直平面内转动，伸缩杆421驱动与其对应的液压缸422的活塞杆伸缩。
液压传动机构41包括高压蓄油器411、液压马达412及油箱413，高压蓄油器411与液压马达412的进油端相连，油箱413与液压马达412的出油端相连。所述液压马达412的动力输出端驱动与第三发电装置7发电。液压缸422的缸体内部配置有活塞4221，活塞4221与活塞杆424的端部相连，活塞4221将缸体的空腔分成第一腔室4222和第二腔室4223，第一腔室4222的出油口和第二腔室4223的出油口，分别通过出油管与高压蓄油器411相连，出油管上设置有出油单向阀8。第一腔室4222的回油口和第二腔室4223的回油口，分别通过回油管与油箱413相连，回油管上设置有回油单向阀9。
工作时，液压缸422的活塞杆驱动活塞在其缸体内运动，当活塞向第一腔室4222运动时，第一腔室4222内的液压油进入高压蓄油器411，油箱413内的液压油进入第二腔室4223。当活塞向第二腔室4223运动时，第二腔室4223内的液压油进入高压蓄油器411，油箱413内的液压油进入第一腔室4222，高压蓄油器411的高压液压油进入液压马达412内，驱动液压马达412转动，液压马达412的动力输出轴驱动第三发电装置7发电。
当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种利用海洋能的综合发电平台，包括平台主体、风力驱动装置、水力驱动装置及浮力发生装置，其特征在于，所述平台主体为封闭的壳体结构，其内部设有三个发电装置；所述风力驱动装置设置在平台主体的上方，其包括风力转轴、叶片安装板、内层叶片组及外层叶片组，内层叶片组和外层叶片组设在叶片安装板上，叶片安装板通过风力转轴与一个发电装置相连；水力驱动装置设置在平台主体的上方，包括水力转轴及螺旋叶片，螺旋叶片固定在水力转轴的外侧，其上端伸入平台主体内与另一个发电装置相连；浮力发生装置包括液压传动机构及呈环形均匀设在平台主体外侧的多个浮力驱动机构，各浮力驱动机构通过液压传动机构与剩余的一个发电装置相连。
2.根据权利要求1所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，所述叶片安装板有两个，两个叶片安装板一上一下水平布置；风力转轴穿过叶片安装板的中心，将两个叶片安装板固定连接在一起，风力转轴的下端伸入平台主体内部且安装有第一齿轮，通过第一齿轮驱动与其相连的发电装置。
3.根据权利要求2所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，所述内层叶片组包括多个翼型叶片，翼型叶片为方形平板结构，多个翼型叶片呈环形均匀设置在叶片安装板的内部；外层叶片组包括多个弧形叶片，各弧形叶片均竖向呈环形布置在叶片安装板的外侧，各弧形叶片向外突起的一侧分别与两个叶片安装板的边缘可调节相连。
4.根据权利要求1所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，所述浮力驱动机构至少有四个，浮力驱动机构包括伸缩杆、液压缸及浮子，所述伸缩杆的一端与平台主体的外壁铰接，其另一端与浮子固定相连；液压缸位于伸缩杆的正下方，液压缸的缸体端部与平台主体的外壁铰接，其活塞杆的端部与伸缩杆的中部铰接。
5.根据权利要求4所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，浮子包括两个半球状的浮子单体，两个浮子单体的平面部分正向相对，且通过连杆固定相连在一起，所述伸缩杆的端部伸入两个浮子单体之间的间隙，与连杆固定相连。
6.根据权利要求4所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，液压传动机构包括高压蓄油器、液压马达及油箱，高压蓄油器与液压马达的进油端相连，油箱与液压马达的出油端相连；所述液压马达的动力输出端驱动与液压传动机构相连的发电装置。
7.根据权利要求6所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，缸体配置的活塞将缸体的空腔分成第一腔室和第二腔室，第一腔室的出油口和第二腔室的出油口，分别通过出油管与高压蓄油器相连，出油管上设置有出油单向阀；第一腔室的回油口和第二腔室的回油口，分别通过回油管与油箱相连，回油管上设置有回油单向阀。
8.根据权利要求1所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，所述水力转轴的上端伸入平台主体的内部且安装有第二齿轮，通过第二齿轮驱动与其相连的发电装置。
9.根据权利要求3所述的一种利用海洋能的综合发电平台，其特征在于，各翼型叶片均竖布置，翼型叶片的底部与位于下层的叶片安装板固定相连，其上部镶嵌并穿出位于上层的安装板；各翼型叶片在叶片安装板上规则排布，翼型叶片的壁薄一侧靠近叶片安装板的外缘，其壁厚一侧靠近风力转轴。
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