CN109185066A - 一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，包括共享一个电力传输系统的风力发电装置、波浪能发电装置和潮汐能发电装置，以及支撑装置：所述支撑装置包括相互固定联接的一个竖直的中立柱和数个均布于中立柱下部周边的竖直的侧立柱；所述的风力发电装置设置在中立柱顶部；在每个所述的侧立柱上端设置有一个所述的波浪能发电装置；在每个侧立柱下端设置有一个所述的潮汐能发电装置。本发明稳定性好，发电率高，维护成本低。

Description

一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统
技术领域
本发明属于海洋可再生能源利用技术领域，具体地涉及一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统。
背景技术
海洋具有丰富的可再生能源。其中海上风力发电是通过将海上风能转化为风力发电机叶片的动能进而转化为电能。波浪能发电是通过波浪的运动使装置工作并带动防水发电机发电，将水以动能和势能形式存在的机械能转化成电能。通常的波浪能发电装置多为振动水柱式、聚波蓄能式、振荡浮子式、摇摆式和阀式等装置；通常是利用设置在水面上的浮子的上下振动发电。潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。它是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候等自然因素的影响，全年总发电量稳定。
将海上风能、波浪能和潮汐能的开发利用相结合，可有效提高海上可再生能源的利用率，是降低海洋可再生能源发电成本和解决海洋可再生能源综合利用的有效途径。
中国发明专利申请CN107725259A公开了一种基于单桩式风能-波浪能-潮流能集成发电系统，三种能量转化装置通过单桩连接，共享同一个支撑结构，该申请的波浪能潮汐能利用率不高，且稳定性差，而且结构易损坏，维修成本高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，稳定性好，发电率高，维护成本低。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
本发明的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，包括共享一个电力传输系统的风力发电装置、波浪能发电装置和潮汐能发电装置，以及支撑装置：所述支撑装置包括相互固定联接的一个竖直的中立柱和数个均布于中立柱下部周边的竖直的侧立柱；所述的风力发电装置设置在中立柱顶部；在每个所述的侧立柱上端设置有一个所述的波浪能发电装置；在每个侧立柱下端设置有一个所述的潮汐能发电装置。
优选地，所述的支撑装置包括相互固定联接的一个竖直的中立柱和三个均布于中立柱下部周边的竖直的侧立柱；所述的风力发电装置设置在中立柱顶部；在每个侧立柱上端设置有一个所述的波浪能发电装置；在每个侧立柱下端设置有一个所述的潮汐能发电装置。
进一步的，在每个所述的侧立柱上设置的所述的波浪能发电装置和潮汐能发电装置之间，设置有一个垂荡板。
进一步的，所述的潮汐能发电装置通过一个圆柱套筒设置在侧立柱下方。
进一步的，所述潮汐能发电装置包括圆柱套筒、旋杆、潮汐涡轮机；所述旋杆相嵌于圆柱套筒内；所述潮汐涡轮机与旋杆固定连接，其潮汐涡轮机的转轴与旋杆相垂直；潮汐涡轮机的两端均设置有均装有叶片。
进一步的，所述的支撑装置的一个竖直的中立柱与均布于中立柱下部周边的竖直的各个侧立柱，通过撑杆进行相互固定联接。
进一步的，所述的中立柱是一个下粗上细的竖直杆。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1.本发明充分利用了三种可再生能源，共享同一个电力传输装置，从而提高能源利用率并降低建造成本。
2.本发明的三角阵列结构使整个系统具有高稳定性。
3.多个波浪能发电装置同时工作，增加了系统的波浪能发电效率。
4.潮汐能发电装置上的可旋转装置，使得潮汐涡轮机能够根据潮流改变方向，从而可采集到来自不同方位的潮流，提高了潮流利用率，大大提高了潮汐能装置的发电效率。
附图说明
图1a是本发明的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统的一个实施例结构示意图。图1b是其正视图，图1c是其侧视图。
图2a是本发明一个实施例的风能发电装置正视图；图2b是其侧视图。
图3a是本发明一个实施例的波浪能发电装置的结构图；图3b是其正视图；图3c是其俯视图；图3d是其单个振荡浮子波浪能发电装置示意图。
图4a是本发明一个实施例的潮汐能发电装置正视图：图4b是其侧视图。
其中，100风力发电装置：110风力发电叶片，120轮毂，130风力发电机机舱；200波浪能发电装置：220浮子，230垂荡板；300潮汐能发电装置：330圆柱套筒，310旋杆，320潮汐涡轮机；400支撑装置：410中立柱，430侧立柱，440撑杆。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1a是本发明的风能、波浪能、潮汐能联合发电系统的一个实施例结构示意图。图1b是其正视图，图1c是其侧视图。
如图1a-1c所示，本实施例包括共享一个电力传输系统的风力发电装置100、波浪能发电装置200和潮汐能发电装置300，以及支撑装置400：所述支撑装置400包括相互固定联接的一个竖直的中立柱410和数个均布于中立柱410下部周边的竖直的侧立柱420；所述的风力发电装置100设置在中立柱410顶部；在每个所述的侧立柱420上端设置有一个所述的波浪能发电装置200；在每个侧立柱430下端设置有一个所述的潮汐能发电装置300。
其优选结构是，所述支撑装置400包括相互固定联接的一个竖直的中立柱410和三个均布于中立柱410下部周边的竖直的侧立柱420。所述潮汐能发电装置设置在侧立柱420下方，圆柱套筒330上。该整体结构呈三角框架以及三种发电装置自上而下的合理布局保证了系统整体的稳定性。
在每个所述的侧立柱430上设置的所述的波浪能发电装置200和潮汐能发电装置300之间，设置有一个垂荡板220。
图2a是本发明一个实施例的风能发电装置正视图；图2b是其侧视图。如图2a和2b所示，风力发电装置100设置在中立柱410顶部，包括风力发电叶片110、轮毂120和风力发电机机舱130。风力发电叶片110与轮毂120相连接。该风力发电装置采用常见的风力发电装置，其安装简单易行。
图3a是本发明一个实施例的波浪能发电装置的结构图。图3b是其正视图；图3c是其俯视图；图3d是其单个振荡浮子发电装置示意图。如图3a-3d所示，波浪能发电装置200包含浮子220和垂荡板230，侧立柱430通过数个撑杆440固定在中立柱410上.浮子220设置在侧立柱430上，可与侧立柱430发生上下相对运动。该波浪能发电装置采用振荡浮子式波浪能发电装置，安装方便，能量损耗量少。
图4a是本发明一个实施例的潮汐能发电装置正视图：图4b是其侧视图。如图4a-4b所示，所述的潮汐能发电装置300通过一个圆柱套筒310设置在侧立柱420下方，并通过垂荡板230与波浪能发电装置200分开。所述潮汐能发电装置300包括圆柱套筒330、旋杆310、潮汐涡轮机320；所述旋杆310相嵌于圆柱套筒330内；所述潮汐涡轮机320与旋杆310固定连接，其潮汐涡轮机320的转轴与旋杆310相垂直。潮汐涡轮机320为双向式，其两端均设置有均装有叶片。由此，增加了潮汐涡轮机320的自由度，使其可通过旋杆在平面内进行360度旋转，大大提高了潮汐能的利用率和发电率。当潮汐来流经过，潮汐发电装置上的旋杆320可以与圆柱套筒310发生水平旋转，水平潮流经过时，潮流会给双向潮汐涡轮机330一个与来流方向平行的力从而带动旋杆320进行旋转，使其涡轮机机身与其来流方向平行，叶片的朝向与来流方向相同或相反，所述双向潮汐涡轮机330由于头尾均装有叶片，无论与潮汐来流相同或相反都可以充分利用潮汐来流，双向潮汐涡轮机330的叶片旋转产生电流。
本发明在实际运行中，当海风吹过，带动风力发电装置100的风力发电叶片110的转动，通过轮毂120带动机舱130内的发电机转动产生电流。当波浪靠近浮子220时，浮子220沿侧立柱430上下运动，使浮子220内部的线圈与侧立柱430上内部的永磁铁产生相对运动，在电磁感应下产生感应电流，浮子220圆柱形结构有效的减小了波浪载荷，通过优选设置的三个振荡浮子波浪能发电装置200的三角阵列排布，增加了波浪能利用率以及其稳定性。当潮汐来流经过，潮汐发电装置300上的旋杆310可以根据来流方向旋转，来调节潮汐涡轮机320的方向，进而充分利用潮汐来流，潮汐涡轮机320的叶片旋转产生电流。该装置三个部分所产生的电能通过传输系统送至电网，供陆地用户使用。
由此，本发明的新型浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电装置结构简单、安装和施工方便，成本低。其风能、波浪能和潮汐能发电在同一个装置上完成，配套同一套电力传输系统，很大程度上降低了发电成本；结构稳定合理，效率高。

Claims (7)

1.一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，包括共享一个电力传输系统的风力发电装置(100)、波浪能发电装置(200)和潮汐能发电装置(300)，以及支撑装置(400)：所述支撑装置(400)包括相互固定联接的一个竖直的中立柱(410)和数个均布于中立柱(410)下部周边的竖直的侧立柱(420)；所述的风力发电装置(100)设置在中立柱(410)顶部；在每个所述的侧立柱(420)上端设置有一个所述的波浪能发电装置(200)；在每个侧立柱(430)下端设置有一个所述的潮汐能发电装置(300)。
2.根据权利要求1所述的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，所述支撑装置(400)包括相互固定联接的一个竖直的中立柱(410)和三个均布于中立柱(410)下部周边的竖直的侧立柱(420)。
3.根据权利要求1或2所述的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，在每个所述的侧立柱(430)上设置的所述的波浪能发电装置(200)和潮汐能发电装置(300)之间，设置有一个垂荡板(220)。
4.根据权利要求1或2所述的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，所述的潮汐能发电装置(300)通过一个圆柱套筒(310)设置在侧立柱(420)下方。
5.根据权利要求1或2所述的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，所述潮汐能发电装置(300)包括圆柱套筒(330)、旋杆(310)、潮汐涡轮机(320)；所述旋杆(310)相嵌于圆柱套筒(330)内；所述潮汐涡轮机(320)与旋杆(310)固定连接，其潮汐涡轮机(320)的转轴与旋杆(310)相垂直；潮汐涡轮机(320)的两端均设置有均装有叶片。
6.根据权利要求1或2所述的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，所述的支撑装置(400)的一个竖直的中立柱(410)与均布于中立柱(410)下部周边的竖直的各个侧立柱(420)，通过撑杆(430)进行相互固定联接。
7.根据权利要求1或2所述的一种浮式风能、波浪能、潮汐能联合发电系统，其特征在于，所述的中立柱(410)是一个下粗上细的竖直杆。
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