CN109098925A - 一种海洋能综合发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发电机技术领域，具体而言，涉及一种海洋能综合发电装置，包括：浮体单元，以及分别与浮体单元相连的导流罩发电单元和风力发电单元；其中导流罩发电单元通过浮体支撑结构与浮体单元下方相连；风力发电单元包括设于浮体单元上方的风机，以及设于浮体支撑结构内部的第一电能转化组件；以及导流罩发电单元包括轴线适于与海平面平行的第一导流罩体和设于第一导流罩体内的第二电能转化组件；第一导流罩体包括相通的扩口状的入口段和正八边柱形的加速段。

Description

一种海洋能综合发电装置
技术领域
本发明涉及发电机技术领域，具体而言，涉及一种海洋能综合发电装置。
背景技术
能源是人类社会赖以生存的物质基础，现代社会的发展和繁荣与能源的发展息息相关，随着世界各国经济的发展和人口的增加，能源的消耗日益增加，面对严峻的能源问题和社会压力。对于海洋整个系统而言，风能、波浪能和潮流能是储量大、无污染的绿色能源，开发利用风能、波浪能和潮流能对缓解能源危机、降低环境污染具有十分重要的作用。
发明内容
本发明的目的是提供一种海洋能综合发电装置，以解决综合利用海洋系统能源发电的技术问题。
本发明的海洋能综合发电装置是这样实现的：
一种海洋能综合发电装置，包括：浮体单元，以及分别与所述浮体单元相连的导流罩发电单元和风力发电单元；其中
所述导流罩发电单元通过浮体支撑结构与所述浮体单元下方相连；
所述风力发电单元包括设于所述浮体单元上方的风机，以及设于所述浮体支撑结构内部的第一电能转化组件；以及
所述导流罩发电单元包括轴线适于与海平面平行的第一导流罩体和设于所述第一导流罩体内的第二电能转化组件；所述第一导流罩体包括相通的扩口状的入口段和正八边柱形的加速段。
在本发明较佳的实施例中，所述浮体单元包括浮体支承台和分别通过连接杆与所述浮体支承台相连的若干个浮子；以及
所述浮体支撑结构包括用于与所述第一导流罩体相连的第一支撑部，以及分别与所述第一支撑部和浮体支承台相连的第二支撑部。
在本发明较佳的实施例中，所述风机包括一旋转轴、通过幅轮连接在所述旋转轴上的萨窝纽斯叶片，以及两端均与旋转轴相连接的达里厄叶片；旋转轴的底端连接在所述第一电能转化组件上；
所述第一电能转化组件均包括设于所述第一支撑部内壁相对设置的一对固定架、缠绕在固定架上的定子线圈，以及设于一对所述固定架之间的磁铁，所述旋转轴依次轴向穿过所述浮体支承台和第二支撑部后伸入所述第一支撑部内腔中部；
所述旋转轴的端部通过一轴承固定于第一支撑部内壁上，所述磁铁设于所述旋转轴上。
在本发明较佳的实施例中，所述定子线圈和固定架的外部密封有磁轭。
在本发明较佳的实施例中，所述第一支撑部和第二支撑部的外侧壁沿周向分布有若干片适于防止第一支撑部和第二支撑部转动的垂直挡板。
在本发明较佳的实施例中，所述加速段内部设有发电机，以及与所述发电机相连的轮机；
所述发电机通过电机支撑架与加速段的内腔壁相连；所述轮机通过轮机支撑架与加速段的内腔壁相连。
在本发明较佳的实施例中，所述加速段背离所述入口段的一端设有尾舵。
在本发明较佳的实施例中，所述海洋能综合发电装置还包括轴线与所述第一导流罩体垂直的且与所述第一导流罩体连通的一对第二导流罩体；
一对所述第二导流罩体对称地设置于所述第一导流罩体的两侧；所述第一导流罩体的加速段的侧壁上开设有适于与所述第二导流罩体连通的流通口；
所述第一导流罩体的内腔壁上对于所述流通口处铰接有一适于止挡所述流通口的挡板；所述挡板适于朝向所述第一导流罩体的内腔侧打开。
在本发明较佳的实施例中，所述萨窝纽斯叶片的表面粘贴有柔性太阳能光伏片。
在本发明较佳的实施例中，所述浮体支承台的内部具有中空的空腔；
所述空腔通过流通管与一第一水泵相连。
本发明实施例具有以下有益效果：通过导流罩发电单元和风力发电单元对于海洋系统的潮流能和风能均能起到综合的利用发电作用，极大地利用海洋系统的丰富资源以转化为电能使用。
进一步的，通过在风力发电单元上配合设置的柔性太阳能光伏片，对于优质的太阳能资源可以实现有效转化。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了本发明实施例1所提供的海洋能综合发电装置的结构示意图；
图2示出了本发明实施例1所提供的海洋能综合发电装置的风机的结构示意图；
图3示出了本发明实施例2所提供的海洋能综合发电装置的结构示意图；
图4示出了本发明实施例2所提供的海洋能综合发电装置的第一导流罩体与第二导流罩体的结构示意图；
图5示出了本发明实施例2所提供的海洋能综合发电装置的第一导流体罩的结构示意图；
图6示出了本发明实施例2所提供的海洋能综合发电装置的第二导流罩体的结构示意图。
图中：浮体支承台100、连接杆102、浮子103、穿孔105、网板108、第一支撑部201、第二支撑部203、垂直挡板205、旋转轴301、萨窝纽斯叶片302、达里厄叶片303、固定架401、定子线圈402、磁铁403、入口段501、加速段502、发电机503、轮机504、电机支撑架505、轮机支撑架507、尾舵508、流通口509、挡板510、第二导流罩体600、波浪流通口602、开口槽605、连杆701、承重桩体703、锚链704、锚707、储水舱709、第一水泵800、第二水泵900。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1：
请参阅图1所示，本发明提供了一种海洋能综合发电装置，包括：浮体单元，以及分别与浮体单元相连的导流罩发电单元和风力发电单元。
导流罩发电单元通过浮体支撑结构与浮体单元下方相连；风力发电单元包括设于浮体单元上方的风机，以及设于浮体支撑结构内部的第一电能转化组件；以及导流罩发电单元包括轴线适于与海平面平行的第一导流罩体和设于第一导流罩体内的第二电能转化组件；第一导流罩体包括相通的扩口状的入口段501和正八边柱形的加速段502。
为了避免海中的浮游生物或者杂物进入第一导流罩体而影响第二电能转化组件的正常发电状态，在入口段501和加速段502远离入口段501的端部分别设置有网板108，网板108的设置既不影响潮流的通过，又可避免浮游生物和杂物的通过。
具体的，浮体单元包括浮体支承台100和分别通过连接杆102与浮体支承台100相连的若干个浮子103；以及浮体支撑结构包括用于与第一导流罩体相连的第一支撑部201，以及分别与第一支撑部201和浮体支承台100相连的第二支撑部203。浮体单元主要通过浮体支承台100实现漂浮于海面的作用，而若干个浮子103的作用则是使得整体的浮体单元更加稳定，即使面对潮浪也能较好地保持整体的浮体单元的稳定状态，确保导流罩单元和风力发电单元发电状态的稳定性。此处的连接杆102可选采用柔性管材，以提高随着潮流变化的灵活性。
请参阅图2所示，本实施例采用的风机包括一旋转轴301、通过幅轮连接在旋转轴301上的萨窝纽斯叶片302，以及两端均与旋转轴301相连接的达里厄叶片303；旋转轴301的底端连接在第一电能转化组件上。本实施例中，萨窝纽斯叶片302和达里厄叶片303均设为三片。
第一电能转化组件均包括设于第一支撑部201内壁相对设置的一对固定架401、缠绕在固定架401上的定子线圈402，以及设于一对固定架401之间的磁铁403，旋转轴301依次轴向穿过浮体支承台100和第二支撑部203后伸入第一支撑部201内腔中部；旋转轴301的端部通过一轴承固定于第一支撑部201内壁上，磁铁403设于旋转轴301上。风机的旋转轴301在海风的作用下转动，旋转轴301将扭力传递给第一电能转化组件的磁铁403，磁铁403相对定子线圈402作切割磁力线运动，在定子线圈402的两端产生电压，进而发出所需的交流电压。磁铁403通过左右两个固定件固定在旋转轴301上，防止磁铁403脱落。定子线圈402和固定架401的外部密封有磁轭。此处需要说明的是，在浮体支承台100设有一适于旋转轴301穿过的穿孔105，且为了提高旋转轴301相对于浮体支承台100旋转的顺畅性，在旋转轴301与浮体支承台100的穿孔105的孔壁之间设有转动轴承。
第一支撑部201和第二支撑部203的外侧壁沿周向分布有若干片适于防止第一支撑部201和第二支撑部203转动的垂直挡板205。若干垂直挡板205可设计为正交分布的四个垂直挡板205。
当风力发电单元的旋转轴301带动第一支撑部201内的磁铁403转动时，通过在第一支撑部201的外侧壁沿周向分布垂直挡板205当感应到插入其第一支撑部201中的旋转轴301的转动力时，垂直挡板205需要克服海水的阻力才能使得第一支撑部201转动，将本实施例的垂直挡板205旋转需要克服的阻力远远大于第一支撑部201感应到的其中的旋转轴301的旋转动力，即可避免第一支撑部201旋转。
加速段502内部设有发电机503，以及与发电机503相连的轮机504；发电机503通过电机支撑架505与加速段502的内腔壁相连；轮机504通过轮机支撑架507与加速段502的内腔壁相连。
加速段502背离入口段501的一端设有尾舵508，这样的结构使得整个的发电装置可以随潮流流向而改变方向，从而减少一个方向的导流罩体的设置，同样达到有效的发电作用的目的。
实施例2：
请参阅图3所示，在实施例1的海洋能综合发电装置的基础上，本实施例提供的海洋能综合发电装置还包括轴线与第一导流罩体垂直的且与第一导流罩体连通的一对第二导流罩体600；一对第二导流罩600对称地设置于第一导流罩体的两侧；第一导流罩体的加速段502的侧壁上开设有适于与第二导流罩体600连通的流通口509。
请参阅图4和图6所示，具体的，第二导流罩体600呈一定角度与第一导流罩体的加速段502相切，第二导流罩体600的上下两个端口为扩口状的波浪流通口602。整体的第二导流罩体600呈四方柱体结构，其中部设有开口槽605，且开口槽605的形状与第一导流罩体的正八边柱形相配合。更为具体的，开口槽605包括一垂直面和两斜面，且垂直面和两斜面与第一导流罩体的正八边柱形的相邻三面相配合，使得开口槽605卡接在第一导流罩体的正八边柱形上。开口槽605与流通口509相对应。
为了避免海中的浮游生物或者杂物进入第二导流罩体600而影响第一导流罩体与第二导流罩体600之间的流通状态，在第二导流罩体600的上下两个波浪流通口602分别设置有网板108，网板108的设置既不影响潮流的通过，又可避免浮游生物和杂物的通过。
请参阅图5所示，可选的，流通口509可设置为四个，对称设置在第一导流罩体的正八边柱形的四个斜面上，流通口509与第二导流罩体600的内部相通，使得波浪先通过第二导流罩体600后，再通过第一导流罩体的流通口509进入到第一导流罩体内。
第一导流罩体的内腔壁上对于流通口509处铰接有一适于止挡流通口509的挡板510；挡板510适于朝向第一导流罩体的内腔侧打开。即，挡板510比流通口509稍大，从而可以防止潮流能的外泄。
第一导流罩体的加速段502的底部通过连杆701与一承重桩体703相连，该承重桩体703通过锚链704连接锚705，这样的结构主要作用也在于防止整体的发电装置在潮浪的作用下出现侧翻的现象。
此处需要说明的是，承重桩体703和浮体支承台100相对于第一导流罩体而言分别位于第一导流罩体的下方和上方，为了提高整体的发电装置的稳定性，本实施例将承重桩体703和浮体支承台100设置为非对称的错位结构，如此，则可以在第一导流罩体的上下方形成相互的相对的制约作用力，从两个轴线方向保持第一导流罩体的稳定性，即使面对较大的海浪，整体的发电装置也能较好抵抗海浪以保持较好的稳定性，防止整体的发电装置在海浪的作用下出现侧翻的现象。
本实施例的第一导流罩体和第二导流罩体600具体的实施原理如下：
潮流通过第一导流罩体的扩口状的入口段501进入第一导流罩体内，通过加速段502推动轮机504工作，从而使得发电机503工作。而在有大潮浪出现时，在波浪的作用下，使得整体的发电装置上下浮动，因此，此处垂直方向的波浪能通过第二导流罩体600的波浪流通口602进入第二导流罩体600内，波浪再通过第一导流罩体的流通口509推开挡板510最后进入第一导流罩体内，最终实现波浪能的发电收集。
实施例3：
请参阅图1和图3所示，在实施例1或实施例2的海洋能综合发电装置的基础上，本实施例提供的海洋能综合发电装置在萨窝纽斯叶片302的表面粘贴有柔性太阳能光伏片。
浮体支承台100的内部具有中空的空腔；空腔通过流通管与一第一水泵800相连，在流通管上设置有适于隔断流通管的电磁阀。此处需要说明的是，空腔围绕旋转轴301设置，即旋转轴301虽然穿过浮体支承台100，但是不影响空腔的结构。当洋流较大或者阳光不好的时候，外部控制器或者远程控制器控制电磁阀打开，以及控制第一水泵800工作，第一水泵800向浮体支承台100的空腔中充入一定量的水，使得浮体支承台100下沉入海水内一定深度，更好地发挥导流罩发电单元的发电效率。相反地，当洋流较小或者阳光较好时，执行与上述过程相反的过程。对于此处的第一水泵800可选设置在第二支撑部203上。
需要说明的是，由于本实施例的浮体支承台100需要在第一水泵800的作用下实现相对于海平面的升降，为此，本实施例将浮体支承台100设计为上大下小的锥台结构，如此，即使对于浮体支承台100的空腔中充入海水使得浮体支承台100下沉入海平面下一定的深度，对于漂浮于海平面上的部分面积相对于沉降在海平面下的部分具有更大的接触面积，因此，整体的浮体支承台100还是可以保持较好的稳定性。
可选的，在承重桩体703的内部设有适于储水的储水腔709，该储水腔709通过连接管与第二水泵900相连，此处的第二水泵900可设置在承重桩体703上。在需要使得整体的发电装置下沉入海水中一定深度时，通过第二水泵900与第一水泵800的协同作用，分别对承重桩体703和浮体支承台100进行充水，可以加强整体的发电装置下沉的速度和效果。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海洋能综合发电装置，其特征在于，包括：浮体单元，以及分别与所述浮体单元相连的导流罩发电单元和风力发电单元；其中
所述导流罩发电单元通过浮体支撑结构与所述浮体单元下方相连；
所述风力发电单元包括设于所述浮体单元上方的风机，以及设于所述浮体支撑结构内部的第一电能转化组件；以及
所述导流罩发电单元包括轴线适于与海平面平行的第一导流罩体和设于所述第一导流罩体内的第二电能转化组件；所述第一导流罩体包括相通的扩口状的入口段(501)和正八边柱形的加速段(502)。
2.根据权利要求1所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述浮体单元包括浮体支承台(100)和分别通过连接杆(102)与所述浮体支承台(100)相连的若干个浮子(103)；以及
所述浮体支撑结构包括用于与所述第一导流罩体相连的第一支撑部(201)，以及分别与所述第一支撑部(201)和浮体支承台(100)相连的第二支撑部(203)。
3.根据权利要求2所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述风机包括一旋转轴(301)、通过幅轮连接在所述旋转轴(301)上的萨窝纽斯叶片(302)，以及两端均与旋转轴(301)相连接的达里厄叶片(303)；旋转轴(301)的底端连接在所述第一电能转化组件上；
所述第一电能转化组件均包括设于所述第一支撑部(201)内壁相对设置的一对固定架(401)、缠绕在固定架(401)上的定子线圈(402)，以及设于一对所述固定架(401)之间的磁铁(403)，所述旋转轴(301)依次轴向穿过所述浮体支承台(100)和第二支撑部(203)后伸入所述第一支撑部(201)内腔中部；
所述旋转轴(301)的端部通过一轴承固定于第一支撑部(201)内壁上，所述磁铁(403)设于所述旋转轴(301)上。
4.根据权利要求3所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述定子线圈(402)和固定架(401)的外部密封有磁轭。
5.根据权利要求3或4任一项所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述第一支撑部(201)和第二支撑部(203)的外侧壁沿周向分布有若干片适于防止第一支撑部(201)和第二支撑部(203)转动的垂直挡板(205)。
6.根据权利要求1所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述加速段(502)内部设有发电机(503)，以及与所述发电机(503)相连的轮机(504)；
所述发电机(503)通过电机支撑架(505)与加速段(502)的内腔壁相连；所述轮机(504)通过轮机支撑架(507)与加速段(502)的内腔壁相连。
7.根据权利要求1所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述加速段(502)背离所述入口段(501)的一端设有尾舵(508)。
8.根据权利要求1所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述海洋能综合发电装置还包括轴线与所述第一导流罩体垂直的且与所述第一导流罩体连通的一对第二导流罩体(600)；
一对所述第二导流罩体(600)对称地设置于所述第一导流罩体的两侧；所述第一导流罩体的加速段(502)的侧壁上开设有适于与所述第二导流罩体(600)连通的流通口(509)；
所述第一导流罩体的内腔壁上对于所述流通口(509)处铰接有一适于止挡所述流通口(509)的挡板(510)；所述挡板(510)适于朝向所述第一导流罩体的内腔侧打开。
9.根据权利要求3所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述萨窝纽斯叶片(302)的表面粘贴有柔性太阳能光伏片。
10.根据权利要求2所述的海洋能综合发电装置，其特征在于，所述浮体支承台(100)的内部具有中空的空腔；
所述空腔通过流通管与一第一水泵(800)相连。
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