CN111089034A - 发电平台 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种发电平台，发电平台包括平台和波浪能发电装置，所述波浪能发电装置设于所述平台上，所述波浪能发电装置包括浮体、第一连接件、第二连接件和波浪能发电机，所述波浪能发电机包括动子和定子，所述定子固定在所述平台上，所述动子可移动连接于所述定子内，所述动子与所述第一连接件的一端连接，所述浮体通过所述第二连接件与所述第一连接件的另一端连接，所述第二连接件为柔性连接件。使用本申请提供的发电平台时，由于浮体通过第二连接件与第一连接件进行柔性连接，当波浪过大时，第二连接件会断开，使得第一连接件和动子会下沉到平台内，而不是随浮体一起脱离平台，降低了构件丢失率，减少了损失。
Description
技术领域
本发明涉及发电技术领域，特别涉及一种发电平台。
背景技术
随着社会的发展与科技的进步，电能已经成为了人们生活与生产活动中必不可少的能源，传统的发电方式有：火力发电、水力发电、核电等等，但这些发电方式往往存在造价高(水力发电)、容易污染环境(火力发电和核电)等问题，找到一种清洁、绿色的发电方式一直是人们所追求的。
如今，太阳能发电和风能发电技术也已经发展的趋近于成熟，但上述两种技术一般都应用在陆地上，受到的局限很多，并且占用了大量的有限陆地资源。在海洋之中，由于风的带动作用，导致海水在不停地流动并形成波浪，而波浪的动能如果能够利用起来，完全是可以转化为电能并加以储存、利用的。然而，传统的波浪能发电装置，在波浪较大的环境中，构件丢失率较高，损失较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发电平台，用于解决上述技术问题。
本申请所述发电平台，包括平台和波浪能发电装置，所述波浪能发电装置设于所述平台上，所述波浪能发电装置包括浮体、第一连接件、第二连接件和波浪能发电机，所述波浪能发电机包括动子和定子，所述定子固定在所述平台上，所述动子可移动连接于所述定子内，所述动子与所述第一连接件的一端连接，所述浮体通过所述第二连接件与所述第一连接件的另一端连接，所述第二连接件为柔性连接件。
其中，所述第一连接件为钢柱结构，所述第一连接件与所述动子进行刚性连接。
其中，所述第一连接件的直径大小与所述动子在所述定子内运动的通道直径大小相匹配。
其中，所述波浪能发电装置有三个，所述三个波浪能发电装置以三角式场结构分布。
其中，所述发电平台还包括风力发电装置，所述风力发电装置包括立杆、风轮和风力发电机，所述立杆立于所述平台上，所述风力发电机设于所述立杆的顶端，所述风轮与所述风力发电机相连接。
其中，所述风轮包括大风轮和小风轮，所述大风轮和所述小风轮在所述风力发电机的两端相对设置，所述大风轮和所述小风轮的轴向方向垂直于所述立杆。
其中，所述大风轮的扇叶长度为所述小风轮的扇叶长度的2～4倍。
其中，所述发电平台还包括太阳能发电装置，所述太阳能发电装置包括太阳能板，所述太阳能板设置在所述立杆上。
其中，所述太阳能板为U型结构，所述太阳能板与所述立杆之间呈夹角连接，所述太阳能板相对于所述立杆的位置可调节。
其中，所述太阳能板为设有通孔的类环状结构，所述太阳能板套设在所述立杆上。
使用本申请所述发电平台时，由于所述发电平台同时拥有风力发电装置、太阳能发电装置和波浪能发电装置等三种类型的发电装置，三种类型的发电装置之间可互相提供互补电能，使得所述发电平台的发电性能更加稳定。且由于所述发电平台可同时进行风力发电、太阳能发电和波浪能发电等三种类型的发电方式，使得所述发电平台的发电效率更高。并且，所述浮体通过所述第二连接件与所述第一连接件进行柔性连接，当波浪较大时，波浪对所述浮体的作用力超过所述第二连接件的承载力，所述第二连接件会断开，所述第一连接件和所述动子会下沉到平台内，而不是随所述浮体一起脱离平台，降低了构件丢失率，减少了损失。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种发电平台的结构示意图。
图2是使用图1所示发电平台中波浪能发电装置的结构示意图。
图3是波浪能发电装置的三角场式结构俯视图。
图4是图1所示发电平台中风力发电装置的侧视图。
图5是图1所示发电平台中太阳能发电装置与立杆在一种实施方式中的连接俯视图。
图6是图5所示太阳能发电装置与立杆的连接侧视图。
图7是图1所示发电平台中太阳能发电装置与立杆在另一种实施方式中的连接俯视图。
图8是图7所示太阳能发电装置与立杆的连接侧视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请一并参阅图1和图2，图1是本申请实施例提供的一种发电平台100的结构示意图。
图2是使用图1所示发电平台100中波浪能发电装置40的结构示意图。
本申请实施例提供的发电平台100，包括平台10以及设于平台10上的风力发电装置20、太阳能发电装置30和波浪能发电装置40，风力发电装置20包括立杆21、风轮22和风力发电机23，立杆21立于平台10上，风力发电机23设于立杆21的顶端，风轮22与风力发电机23相连接；太阳能发电装置30包括太阳能板31，太阳能板31设置在立杆21上，波浪能发电装置40包括浮体41、第一连接件42、第二连接件43和波浪能发电机44，波浪能发电机44包括动子441和定子442，定子442固定在平台10上，动子441可移动连接于定子442内，动子441与第一连接件42的一端连接，浮体41通过第二连接件43与第一连接件42的另一端连接，第二连接件43为柔性连接件。
使用本申请实施例提供的发电平台100时，由于发电平台100同时拥有风力发电装置20、太阳能发电装置30和波浪能发电装置40等三种类型的发电装置，三种类型的发电装置之间可互相提供互补电能，使得发电平台100的发电性能更加稳定。且由于发电平台100可同时进行风力发电、太阳能发电和波浪能发电等三种类型的发电方式，使得发电平台100的发电效率更高。并且，浮体41通过第二连接件43与第一连接件42进行柔性连接，当波浪较大时，波浪对浮体41的作用力超过第二连接件43的承载力，第二连接件43会断开，第一连接件42和动子441会下沉到平台10内，而不是随浮体41一起脱离平台10，降低了构件丢失率，减少了损失。
其中，波浪能发电装置40设置在平台10上，包括浮体41、第一连接件42、第二连接件43和波浪能发电机44，其中，波浪能发电机44包括动子441和定子442，浮体41通过第二连接件43与第一连接件42的一端连接，动子441与第一连接件42的另一端连接，当波浪能发电装置40放入海中时，随着波浪的起伏，在垂直于平台10的方向上，浮体41会相对于平台10做往复运动，从而带动第一连接件42、第二连接件43和动子441一并进行往复运动，由于定子442固定在平台10上，因此，动子441会相对于定子442进行往复运动。在一种具体的实施方式中，波浪能发电机44为永磁体直线发电机，动子441在定子442内进行往复运动，切割磁感线，从而达到波浪能发电的目的，需要说明的是，波浪能发电机44包括但不限于永磁体直线发电机，可以为任意满足功能需求的其他类型发电机。
可以理解的是，波浪能发电装置40的作业环境包括但不限于海中，还可以在江中、河中或任意具有液体波浪的环境中。在上述任意作业环境中，波浪能发电装置40均能满足波浪能发电功能需求。
在一种实施方式中，第二连接件43为柔性连接件，即浮体41与第一连接件42之间通过第二连接件43进行柔性连接，其中第二连接件43具有一定的承载力，能够满足正常的工作需求，也就是说，在正常程度的波浪环境中，浮体41在第二连接件43上的作用力小于第二连接件43自身的承载力，第二连接件43能够满足连接浮体41与第一连接件42的要求。
当波浪过大时，在垂直于平台10方向，波浪会对浮体41产生较大的作用力，容易使浮体41脱离发电平台100，对于传统的波浪能发电装置40，浮体41会带动连接件和动子441一并脱离平台10，使得构件丢失率增加，且由于动子441的造价普遍较高，动子441的丢失使得经济损失较大。使用本申请实施例提供的发电平台100时，由于波浪能发电装置40中，第二连接件43为柔性连接件，当波浪对浮体41的作用力过大时，浮体41对第二连接件43的作用力超过了第二连接件43自身的承载力，第二连接件43会断开，使得浮体41与其他构件分离，第一连接件42和动子441会下沉至定子442内，而不会随着浮体41脱离平台10，从而保证了动子441不会丢失，降低了构件丢失率，减少了损失。在一种具体的实施方式中，第二连接件43为钢绳，可以理解的是，第二连接件43包括但不限于钢绳，可以为任意满足功能需求的柔性连接结构。
在一种实施方式中，第一连接件42为刚性连接件，即动子441与第一连接件42之间进行刚性连接。由于第一连接件42连接动子441，当浮体41通过第二连接件43带动第一连接件42进行运动时，第一连接件42带动动子441一并运动，且由于第一连接件42与动子441之间为刚性连接的方式，使得动子441的运动稳定，受到惯性的影响较小，进而使得波浪能发电装置40的发电效果平稳且良好。
可以理解的是，由于第一连接件42为刚性连接件，其具有一定的重量，当波浪较大，使得第二连接件43断开时，第一连接件42会在重力的作用下，带动动子441迅速下沉，避免了动子441脱离平台10，降低了构件丢失率，减小了损失。
在一种实施方式中，第一连接件42为钢柱结构，即动子441与钢柱结构进行刚性连接，且第一连接件42的直径大小，即钢柱结构的直径大小，与动子441在定子442内运动的通道直径大小相匹配。也就是说，钢柱结构在定子442内的通道进行运动时，只会沿着通道的方向进行往复运动，而不会进行额外的倾斜偏移运动，因此，其连接的动子441也只会沿着定子442通道的方向进行往复运动，而不会进行额外的倾斜偏移运动，避免的运动角度的影响，使得发电效率更高。
请一并参阅图3，图3是波浪能发电装置40的三角场式结构俯视图。
在一种实施方式中，发电平台100设有三个波浪能发电装置40，且三个波浪能发电装置40以三角式场结构分布。当波浪能发电装置40以三角式场结构分布时，波浪能发电装置40对波浪能的吸收率更高，在一定程度上提高了发电效率，并且，在此结构下，波浪能发电装置40受到水动力的影响较小，进一步提高了发电作业的稳定性。
在一种实施方式中，风力发电装置20设于上述三角式场结构的中心，即风力发电装置20的立杆21位于上述三个波浪能发电装置40的对称中心。可以理解的是，在波浪能发装置吸收波浪能转化为电能的过程中，每个波浪能发电装置40均会产生一定的震动，三个波浪能发电装置40均会对风力发电装置20产生一定的震动作用，而在上述结构分布下，由于波浪能发电装置40均匀分布在风力发电装置20的周围，上述震动作用相互之间会有一定的抵消效果，使得风力发电装置20受到的震动作用减小，一定程度上提高了风力发电装置20的发电效率，并延长了风力发电装置20的使用寿命。
请一并参阅图4，图4是图1所示发电平台100中风力发电装置20的侧视图。
在本申请实施例提供的发电平台100中，风力发电装置20包括立杆21、风轮22和风力发电机23，其中，风力发电机23设于立杆21的顶端，风轮22与风力发电机23连接，风轮22在风力的作用下进行旋转运动，从而带动风力发电机23进行发电，在一种具体的实施方式中，风力发电机23为水平轴永磁体同步发电机，需要说明的是，风力发电机23包括但不限于水平轴永磁体同步发电机，还可以为任意满足功能需求的其他类型发电机。
在一种实施方式中，风轮22包括大风轮221和小风轮222，大风轮221的扇叶长度大于小风轮222的扇叶长度，大风轮221和小风轮222在风力发电机23的两端相对设置，大风轮221和小风轮222的轴向方向垂直于立杆21。
需要说明的是，在工艺设计以及生产中，由于受误差或者工艺水平的限制，本申请实施例中的垂直可能不是严格的互相垂直，即大风轮221和小风轮222的轴向方向，与立杆21所在的方向之间的夹角接近90°，但不是90°，但本申请实施例提供的发电平台100中这两个方向之间的因工艺所带来的夹角误差对于本领域的技术人员来说应该是能够接受的，且该夹角不应该影响本发明实施例目的的实现。
当发电平台100所在的环境风力较小时，风力过小无法使得大风轮221进行旋转，这时，风力发电装置20可切换为小风轮222发电模式，通过小风轮222的旋转来进行风力发电，从而保证风力发电装置20的发电稳定性。可以理解的是，当环境风力较小时，小风轮222还可以作为大风轮221运作的激励源，即通过小风轮222的运作带动大风轮221开始运作，之后大风轮221即可通过惯性作用以及小量风力的作用持续运作下去，进而保证了发电作业的稳定进行。同时，大风轮221和小风轮222还可以同时运作，两者的旋转运动方向相同，共同带动风力发电机23进行发电，提高了发电效率。
在一种实施方式中，风力发电装置20还包括内部控制电路(图未示)，在风力发电装置20正常工作时，内部控制电路能够储存一部分电能，当发电平台100所在的环境风力过大时，大风轮221实现高速运转，容易处于过载状态，会导致大风轮221结构的损伤，降低了风力发电装置20的使用寿命，这时，内部控制电路能够输出储存的电能，控制小风轮222进行反向旋转，或者以其他方式提高小风轮222对大风轮221的阻力，使得大风轮221的转速降低，脱离过载状态，进而保护大风轮221不受损伤，增加了风力发电装置20的使用寿命。在一种实施方式中，大风轮221的扇叶长度为小风轮222扇叶长度的2～4倍，在此结构尺寸下，大风轮221和小风轮222能够有效的满足相应功能需求，且组成的风力发电装置20的结构稳定，在一种具体的实施方式中，大风轮221的扇叶长度是小风轮222的扇叶长度的3倍。可以理解的是，波浪能发电装置40和太阳能发电装置30均可以通过内部控制电路向风力发电装置20输送电能，共同实现互补型发电。
其中，大风轮221和小风轮222均由玻璃钢或碳纤维材料制成，以上述材料制成的风轮22具有强度高、质量轻的特点，使大风轮221和小风轮222能够更好的进行运作，提高了风力发电装置20的性能，可以理解的是，制作风轮22的材料包括但不限于玻璃钢或碳纤维材料，可以为其他任意满足功能需求的材料，在此不进行一一赘述。
请一并参阅图5至图8，图5是图1所示发电平台100中太阳能发电装置30与立杆21在一种实施方式中的连接俯视图。
图6是图5所示太阳能发电装置30与立杆21的连接侧视图。
图7是图1所示发电平台100中太阳能发电装置30与立杆21在另一种实施方式中的连接俯视图。
图8是图7所示太阳能发电装置30与立杆21的连接侧视图。
在本申请实施例提供的发电平台100中，有太阳能发电装置30包括太阳能板31，用于将太阳能转换为电能，进行太阳能发电。其中，可将太阳能板31设置在风能发电装置的立杆21上，由于立杆21的高度较高，将太阳能板31设置在立杆21上，能够更好的进行光能的吸收，有利于提高太阳能发电装置30的工作效率。
在一种实施方式中，太阳能板31为U型结构，太阳能板31设置在立杆21上，太阳能板31与立杆21之间呈夹角连接，所述太阳能板31相对于所述立杆21的位置可调节。当太阳能板31呈U型结构时，其U型缺口能更好的与立杆21之间进行连接固定，且太阳能板31呈U型结构在一定程度上增大了太阳能板31的光照面积。可以理解的是，根据南北半球的不同以及季节的不同，光照的角度也不相同，可以调节太阳能板31与立杆21之间的夹角，以及太阳能板31的朝向和高度位置，使得太阳能板31具有更大的受光照面积，从而提高发电效率。
在一种实施方式中，太阳能板31为设有通孔的类环状结构，太阳能板31套设在立杆21上。当太阳能板31为类环状结构并套接在立杆21上时，太阳能板31适用于任意角度的太阳光照射，无需再对太阳能板31的朝向进行调节，节省了人工成本，并提高了太阳能发电装置30的发电效率，可以理解的是，类环状太阳能板31套设在立杆21上时，同样可以与立杆21呈一定夹角连接。
在使用本申请实施例提供的发电平台100进行发电时，由于发电平台100同时拥有风力发电装置20、太阳能发电装置30和波浪能发电装置40等三种类型的发电装置，三种类型的发电装置之间可互相提供互补电能，使得发电平台100的发电性能更加稳定。且由于发电平台100可同时进行风力发电、太阳能发电和波浪能发电等三种类型的发电方式，使得发电平台100的发电效率更高。并且，浮体41通过第二连接件43与第一连接件42进行柔性连接，当波浪较大时，波浪对浮体41的作用力超过第二连接件43的承载力，第二连接件43会断开，第一连接件42和动子441会下沉到平台10内，而不是随浮体41一起脱离平台10，降低了构件丢失率，减少了损失。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简介，未对上述实施例中的各个技术特征所以可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，可应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种发电平台，其特征在于，包括平台和波浪能发电装置，所述波浪能发电装置设于所述平台上，所述波浪能发电装置包括浮体、第一连接件、第二连接件和波浪能发电机，所述波浪能发电机包括动子和定子，所述定子固定在所述平台上，所述动子可移动连接于所述定子内，所述动子与所述第一连接件的一端连接，所述浮体通过所述第二连接件与所述第一连接件的另一端连接，所述第二连接件为柔性连接件。
2.根据权利要求1所述的发电平台，其特征在于，所述第一连接件为钢柱结构，所述第一连接件与所述动子进行刚性连接。
3.根据权利要求2所述的发电平台，其特征在于，所述第一连接件的直径大小与所述动子在所述定子内运动的通道直径大小相匹配。
4.根据权利要求1所述的发电平台，其特征在于，所述波浪能发电装置有三个，所述三个波浪能发电装置以三角式场结构分布。
5.根据权利要求1所述的发电平台，其特征在于，所述发电平台还包括风力发电装置，所述风力发电装置包括立杆、风轮和风力发电机，所述立杆立于所述平台上，所述风力发电机设于所述立杆的顶端，所述风轮与所述风力发电机相连接。
6.根据权利要求5所述的发电平台，其特征在于，所述风轮包括大风轮和小风轮，所述大风轮和所述小风轮在所述风力发电机的两端相对设置，所述大风轮和所述小风轮的轴向方向垂直于所述立杆。
7.根据权利要求6所述的发电平台，其特征在于，所述大风轮的扇叶长度为所述小风轮的扇叶长度的2～4倍。
8.根据权利要求5所述的发电平台，其特征在于，所述发电平台还包括太阳能发电装置，所述太阳能发电装置包括太阳能板，所述太阳能板设置在所述立杆上。
9.根据权利要求8所述的发电平台，其特征在于，所述太阳能板为U型结构，所述太阳能板与所述立杆之间呈夹角连接，所述太阳能板相对于所述立杆的位置可调节。
10.根据权利要求8所述的发电平台，其特征在于，所述太阳能板为设有通孔的类环状结构，所述太阳能板套设在所述立杆上。
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