CN111042980A - 一种潮汐能-光能混合发电装置 - Google Patents

一种潮汐能-光能混合发电装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种潮汐能‑光能混合发电装置，包括水面以上的圆盘形浮体、水面以下的台体和安装于水底的支架，圆盘型浮体顶部设有太阳能发电模块，所述台体和支架之间设有潮汐能发电模块，台体设有用于储存太阳能发电模块和潮汐能发电模块所发电能的储能模块；潮汐能发电模块包括主轴、发电机和安装在主轴上的至少两个转子板，主轴上下两端分别通过轴承与台体和支架相连，所述发电机安装与台体内部，主轴顶部伸入到台体内通过动力传动机构与发电机相连，所述转子板包括矩形框架和设于矩形框架内供水流单向通过的扇叶，多个转子板的流通方向绕着主轴同向分布。本发明综合利用潮汐能与光能，有效提高了能源使用效率，有利于海洋环境下的节能减排。

Description

一种潮汐能-光能混合发电装置
技术领域
本发明属于新能源发电领域，涉及一种混合发电装置，具体涉及一种潮汐能-光能混合发电装置。
背景技术
随着能源需求的增长，煤炭和石油等化石能源成本提高，而太阳能、风能、水能等新型清洁能源的成本要低廉得多，且传统化石燃料易于对环境造成不可逆的污染，同时公众对环境保护越来越重视，清洁能源的开发和利用成为现在能源领域的重要研究内容。其中海洋的潮汐波浪蕴含着很大的能量，对其进行开发利用十分必要。
潮汐波浪中蕴藏着巨大的能量，且具有可再生、储量大、分布广等特点。但同时潮汐波浪的大小、方向都具有随机性，转换效率较低，因此，如何尽可能多地利用潮汐波浪则成为了迫在眉睫的问题。同时潮汐能能量密度较低，通过能源组合可以提高发电效率。综上所述，开发新型的潮汐能组合发电装置极具价值。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种潮汐能-光能混合发电系统，解决潮汐能转换效率较低的问题，并通过能源组合提高发电效率。
本发明为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：
一种潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：包括水面以上的圆盘形浮体、水面以下的台体和安装于水底的支架，所述圆盘型浮体固定于台体顶部，圆盘型浮体顶部设有太阳能发电模块，所述台体和支架之间设有潮汐能发电模块，所述台体内设有用于储存太阳能发电模块和潮汐能发电模块所发电能的储能模块；
所述潮汐能发电模块包括主轴、发电机和安装在主轴上的至少两个转子板，所述主轴上下两端分别通过轴承与台体和支架相连，所述发电机安装与台体内部，主轴顶部伸入到台体内通过动力传动机构与发电机相连，所述转子板包括矩形框架和设于矩形框架内供水流单向通过的扇叶，多个转子板的流通方向绕着主轴同向分布。
作为改进，所述扇叶为长条形扇叶，长条形扇叶一侧的两端分别设有一个安装在矩形框架上的销轴，靠近销轴一侧的长条形扇叶边上设有凸边，多个长条形扇叶首尾搭接安装在矩形框架内，每个长条形扇叶的凸边均搭在相邻长条形扇叶的同一侧面上，最后一个长条形扇叶的凸边搭在设有矩形框架上的挡板上，形成供流体单向流通结构。
作为改进，所述动力传动机构为单向转动传递机构，单向转动传递机构由齿轮组配合两个方向相反的单向轴承或棘轮组成。
作为改进，所述太阳能发电模块由柔性太阳能电池板和菲涅尔透镜组成，所述柔性太阳能电池板铺设在圆盘形浮体顶部，所述菲涅尔透镜盖设于柔性太阳能电池板上。
作为改进，所述储能模块由潮汐能光能互补控制器和蓄电池组成，潮汐能光能互补控制器用于对太阳能发电模块的光伏组件和潮汐能发电模块的发电机所发的电能进行调节和控制，蓄电池对电能进行储存。
作为改进，所述转子板有2-8个，多个转子板均布于主轴四周。
作为改进，所述转子板有3个，3个转子板相互呈120度夹角安装在主轴上。
作为改进，所述支架包括底板、支撑杆和基座，所述基座安装在底板上，所述主轴下端通过轴承安装在基座上，所述支撑杆固定于基座四周和底板之间，用于增强基座的稳定性。
作为改进，所述矩形框架径向安装在主轴上，所述长条形扇叶在上下方向阵列安装在矩形框架的两侧壁上。
本发明的有益效果为：能够避免当潮汐波浪同时冲击到两个板时导致转子板无法旋转或旋转速度过慢的问题，有利于利用到任意方向、任意角度的潮汐波浪，使得本发明对潮汐波浪反应极灵敏，能够有效捕捉潮汐波浪的动能，提高发电效率。
附图说明
图1是本发明实施例潮汐能-光能混合发电装置的立体结构示意图；
图2是本发明实施例潮汐能-光能混合发电装置的侧剖视图；
图3是扇叶在重力作用下关闭的转子板的立体结构示意图；
图4是扇叶在流体冲击作用下打开的转子板的立体结构示意图；
图5是本发明转子板的矩形框架局部剖切示意图；
图6是本发明图5中局部放大示意图；
图7是本发明实施例中单个扇叶结构示意图。
图中：1-菲涅尔透镜，2-台体，3-柔性太阳能电池板，4-转子板，5-主轴，6-潮汐能光能互补控制器，7-锂离子电池，8-发电机，9-圆盘形浮体，10-支撑杆，11-扇叶，12-太阳能发电模块，13-潮汐能发电模块，14-销轴，15-凸边，16-挡板，17-轴座，18-底板，19-基座，20-支架，21-矩形框架。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本案做进一步说明。
如图1至图7所示，一种潮汐能-光能混合发电装置，包括水面以上的圆盘形浮体9、水面以下的台体2和安装于水底的支架20，所述圆盘型浮体顶部设有太阳能发电模块12，所述台体2和支架20之间设有潮汐能发电模块13，所述台体2设有用于储存太阳能发电模块12和潮汐能发电模块13所发电能的储能模块；
所述潮汐能发电模块13包括主轴5、发电机8和安装在主轴5上的三个转子板4，所述主轴5上下两端分别通过轴承与台体2和支架20相连，所述台体2为中空的壳状部件，台体2底部中心处设有轴座17，主轴5顶部通过轴承安装在轴座17内，所述发电机8安装与台体2内部，主轴5顶部伸入到台体2内通过动力传动机构与发电机8相连，所述转子板4包括矩形框架21和设于矩形框架21内供水流单向通过的扇叶11，多个转子板4的流通方向绕着主轴5同向分布。
如图6和图7所示，所述扇叶11为长条形扇叶，长条形扇叶一侧的两端分别设有一个安装在矩形框架21上的销轴14，靠近销轴14一侧的长条形扇叶边上设有凸边15，多个长条形扇叶首尾搭接安装在矩形框架21内，每个长条形扇叶的凸边15均搭在相邻长条形扇叶的同一侧面上，最后一个长条形扇叶的凸边15搭在设有矩形框架21上的挡板16上，形成供流体单向流通结构，正常时，销轴14设于长条形扇叶上部，这样长条形扇叶在重力作用自然下垂，刚好上下搭叠，在矩形框架21内形成封闭面，这样转子板4的一面在水流冲击下，长条形扇叶绕着销轴14旋转打开，冲击力越大，打开幅度越大，水流通过的越多，既能自动根据水流速度决定打开的幅度，长条形扇叶能在0度到180度范围内打开。本实施例中，所述矩形框架21径向安装在主轴5上，所述长条形扇叶在上下方向阵列安装在矩形框架21的两侧壁上。
所述动力传动机构为单向转动传递机构，所述单向转动传递机构由齿轮组配合两个方向相反的单向轴承或棘轮组成，本发明附图中为详细滑出该结构，具体可以采用专利一种驱动轴可双向转动以驱动从动轴单向转动的机构(CN205136484U)中公开的技术制作该机构。
所述太阳能发电模块12由柔性太阳能电池板3和菲涅尔透镜1组成，所述柔性太阳能电池板3铺设在圆盘形浮体9顶部，所述菲涅尔透镜1盖设于柔性太阳能电池板3上。
所述储能模块由潮汐能光能互补控制器6和蓄电池(本实施例中为锂离子电池7)组成，潮汐能光能互补控制器6用于对太阳能发电模块12的光伏组件和潮汐能发电模块13的发电机8所发的电能进行调节和控制，采用现有成熟技术即可，蓄电池对电能进行储存。
需要指出的是本发明，转子板4数量不限于附图中的三个，可以为2-8个，多个转子板4均布于主轴5四周，本实施例中，3个转子板4相互呈120度夹角安装在主轴5上。
所述支架20包括底板18、支撑杆10和基座19，所述基座19安装在底板18上，所述主轴5下端通过轴承安装在基座19上，所述支撑杆10固定于基座19四周和底板18之间，用于增强基座19的稳定性。
本发明工作原理，太阳能发电模块12的工作原理采用现有技术，为公知常识，再次不再赘述；潮汐能发电模块13的工作原理为：使用时，将本发明装置防止在近海区域，底板18固定在海底，圆盘形浮体9露出水面，由于转子板4上扇叶11的特殊结构，使得只能供流体单向流过，并且所有转子板4上的流向绕主轴5同一方向分布，因此，当任何一个方向的水流过来时，必然会对称的迎面作用在主轴5两侧的转子板4上，由于转子板4上的流向绕主轴5同一方向分布，因此主轴5两侧的转子板4必然有一侧水流能自然打开扇叶11通过，另一侧无法通过，这样就在两侧的转子板4上产生旋转力矩，使得主轴5旋转起来，因此转子板4上流体通过方向是单向绕着主轴5分布的，因此，无论什么状态下，主轴5两侧的转子板4流通方向均相反，这样就能产生持续转动，一旦主轴5发生转动，那么就会持续转动，并通过动力传动机构带动发电机8发电，除非潮汐波浪方向发生改变，此时可以在过动力传动机构内设置飞轮结构，使其能够适应潮汐波浪的特性，为了提高发电效率，使得主轴5无论哪个初始转动方向均能发电，可以将动力传动机构改成单向转动传递机构，比如专利CN205136484U公开的机构，这样无需考虑初始的转动方向。
本发明能够避免当潮汐波浪同时冲击到两个板时导致转子板4无法旋转或旋转速度过慢的问题，有利于利用到任意方向、任意角度的潮汐波浪，使得本发明对潮汐波浪反应极灵敏，能够有效捕捉潮汐波浪的动能，提高发电效率。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：包括水面以上的圆盘形浮体、水面以下的台体和安装于水底的支架，所述圆盘型浮体固定于台体顶部，圆盘型浮体顶部设有太阳能发电模块，所述台体和支架之间设有潮汐能发电模块，所述台体内设有用于储存太阳能发电模块和潮汐能发电模块所发电能的储能模块；
所述潮汐能发电模块包括主轴、发电机和安装在主轴上的至少两个转子板，所述主轴上下两端分别通过轴承与台体和支架相连，所述发电机安装与台体内部，主轴顶部伸入到台体内通过动力传动机构与发电机相连，所述转子板包括矩形框架和设于矩形框架内供水流单向通过的扇叶，多个转子板的流通方向绕着主轴同向分布。
2.如权利要求1所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述扇叶为长条形扇叶，长条形扇叶一侧的两端分别设有一个安装在矩形框架上的销轴，靠近销轴一侧的长条形扇叶边上设有凸边，多个长条形扇叶首尾搭接安装在矩形框架内，每个长条形扇叶的凸边均搭在相邻长条形扇叶的同一侧面上，最后一个长条形扇叶的凸边搭在设有矩形框架上的挡板上，形成供流体单向流通结构。
3.如权利要求1所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述动力传动机构为单向转动传递机构，单向转动传递机构由齿轮组配合两个方向相反的单向轴承或棘轮组成。
4.如权利要求1所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述太阳能发电模块由柔性太阳能电池板和菲涅尔透镜组成，所述柔性太阳能电池板铺设在圆盘形浮体顶部，所述菲涅尔透镜盖设于柔性太阳能电池板上。
5.如权利要求1所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述储能模块由潮汐能光能互补控制器和蓄电池组成，潮汐能光能互补控制器用于对太阳能发电模块的光伏组件和潮汐能发电模块的发电机所发的电能进行调节和控制，蓄电池对电能进行储存。
6.如权利要求1所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述转子板有2-8个，多个转子板均布于主轴四周。
7.如权利要求1所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述转子板有3个，3个转子板相互呈120度夹角安装在主轴上。
8.如权利要求1所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述支架包括底板、支撑杆和基座，所述基座安装在底板上，所述主轴下端通过轴承安装在基座上，所述支撑杆固定于基座四周和底板之间，用于增强基座的稳定性。
9.如权利要求2所述的潮汐能-光能混合发电装置，其特征在于：所述矩形框架径向安装在主轴上，所述长条形扇叶在上下方向阵列安装在矩形框架的两侧壁上。
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