CN115180083A - 一种海上光伏和波浪能发电浮式系统及其浮式平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上光伏和波浪能发电浮式系统及其浮式平台，包括平台本体，平台本体上可用于放置光伏板；平台本体的第一端设置有第一铰链组件，第二端设置有第二铰链组件，第一铰链组件用于铰接一个液压式波浪能发电装置的连杆的外端部，第二铰链组件用于铰接另一个液压式波浪能发电装置的动力输出装置的外端部。在本发明中能够在平台本体上集成光伏板和液压式波浪能发电装置，从而使光伏板和液压式波浪能发电装置共享平台本体、系泊系统、输电设置，降低了整个发电系统的造价，同时还降低了后期的运维成本。另外，液压式波浪能发电装置降低了相邻两个平台本体的相对转动响应，提高了平台本体的稳定性，利于光伏板进行光伏发电。

Description

一种海上光伏和波浪能发电浮式系统及其浮式平台

技术领域

本发明涉及海上清洁能源领域，更具体地说，涉及一种海上光伏和波浪能发电浮式系统及其浮式平台。

背景技术

目前我国海上风能的开发已经取得了巨大的成就，但是海上光伏和海上波浪能的开发仍处于起步阶段。对于波浪能发电而言，经过多年的研发，其开发技术已趋于成熟，但是建造成本高且效率较低，单独建造波浪能发电站往往是不经济的。

因此，如何实现海上光伏和波浪能资源的综合开发，降低波浪能发电站的建造成本，提高发电效率，是本领域技术人员亟待解决的关键性问题。

发明内容

本发明的目的是实现海上光伏和波浪能资源的综合开发，降低波浪能发电站的建造成本，提高发电效率。为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种浮式平台，包括平台本体，所述平台本体上可用于放置光伏板；所述平台本体的第一端设置有第一铰链组件，第二端设置有第二铰链组件，所述第一铰链组件用于铰接一个液压式波浪能发电装置的连杆的外端部，所述第二铰链组件用于铰接另一个所述液压式波浪能发电装置的动力输出装置的外端部，所述平台本体的第一端和第二端相对。

优选地，所述平台本体为平板状；所述平台本体由钢板焊接而成。

优选地，所述平台本体上设置有阻尼池，所述阻尼池连通所述平台本体的上表面和下表面。

优选地，在所述阻尼池内，沿着所述阻尼池的底部池口的周围设置有一圈垂荡板。

优选地，沿着所述垂荡板设置有多个加劲肋，所述加劲肋的一侧与所述垂荡板连接，另一侧与所述阻尼池的侧壁连接。

优选地，所述平台本体上设置有支撑立柱，所述支撑立柱具有预设高度，所述支撑立柱用于支撑所述光伏板。

优选地，所述阻尼池沿着所述平台本体的宽度方向延伸，所述阻尼池为多个，多个所述阻尼池沿着所述平台本体的长度方向排布，所述第一端和所述第二端为所述平台本体长度方向上的两端；

所述支撑立柱为多组，多组所述支撑立柱沿着所述平台本体的宽度方向排布，每组所述支撑立柱用于支撑一组所述光伏板；

每组所述支撑立柱包括沿着所述平台本体的长度方向排布的多对支撑立柱，在所述平台本体的长度方向上多对所述支撑立柱与所述阻尼池交替排布；

每对所述支撑立柱包括沿着所述平台本体的宽度方向布置的两个支撑立柱。

优选地，所述平台本体上还设置有光伏逆变器，所述光伏板的输出端与所述光伏逆变器的输入端电连接，所述光伏逆变器的输出端及所述动力输出装置的输出端均与输电设备电连接。

优选地，相邻的两个所述平台本体通过铰接连接器铰接，所述铰接连接器促使相邻的两个所述平台本体之间发生所述液压式波浪能发电装置所需的转动；

所述铰接连接器包括双销耳、单销耳以及销轴，所述双销耳和所述单销耳分设在相邻的两个所述平台本体上，所述单销耳位于所述双销耳的容腔内，所述销轴贯穿所述双销轴和所述单销耳。

优选地，所述双销耳的上部设置有限位器，所述限位器向所述双销耳的容腔内伸出，所述单销耳位于所述限位器的下方，所述限位器用于限制所述单销耳的转动。

优选地，所述平台本体的第一端的侧端面设置有一个所述铰接连接器的双销耳，所述平台本体的第二端的侧端面设置有另一个所述铰接连接器的单销耳。

优选地，所述第一铰链组件包括第一铰链和第一固定座，所述第一固定座设置在所述平台本体的第一端的上端面上，所述连杆的外端部通过所述第一铰链铰接在所述第一固定座上；

所述第二铰链组件包括第二铰链和第二固定座，所述第二固定座设置在所述平台本体的第二端的上端面上，所述动力输出端的外端部通过所述第二铰链铰接在所述第二固定座上。

优选地，所述平台本体上还设置有控制柜，所述控制柜用于控制所述液压式波浪能发电装置，所述光伏逆变器与所述控制柜分设在所述平台本体的第一端和第二端。

本发明还提供了一种海上光伏和波浪能发电浮式系统，其特征在于，包括至少两个浮式平台，所述浮式平台为上述任意一种浮式平台，所述浮式系统中的多个所述浮式平台沿着波浪的移动方向排布为一列。

优先地，位于端部的两个所述浮式平台上设置有系泊缆。

从上述技术方案可以看出：在本发明中能够在平台本体上集成光伏板和液压式波浪能发电装置，从而使光伏板和液压式波浪能发电装置共享平台本体、系泊系统、输电设置，从而降低了整个发电系统的造价，同时还降低了后期的运维成本。另外，液压式波浪能发电装置利用相邻两个平台本体的转动发电，那么根据作用力与反作用力原理，液压式波浪能发电装置对相邻两个平台本体之间的相对转动形成了阻尼作用，降低了相邻两个平台本体之间的相对转动响应，提高了平台本体的稳定性，从而利于光伏板进行光伏发电。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的方案，下面将对实施例中描述所需要使用的附图作简单的介绍，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为本发明一具体实施例提供的海上光伏和波浪能发电浮式系统结构示意图；

图2为本发明另一具体实施例提供的海上光伏和波浪能发电浮式系统结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图2的主视图；

图5为本发明一具体实施例提供的平台本体的结构示意图；

图6为本发明一具体实施例提供的相邻两个平台本体之间的连接示意图；

图7为图6的局部放大图。

其中，1为平台本体、2为光伏板、3为第一铰链组件、4为第二铰链组件、5为连杆、6为动力输出装置、7为阻尼池、8为支撑立柱、 9为系泊缆、10为液压式波浪能发电动装置、11为铰接连接器、12 第一固定座、13为第一铰链、14为第二固定座、15为第二铰链、16 为双销耳、17为单销耳、18为限位器、19为销轴、20为垂荡板、21 为加劲肋、22为光伏逆变器、23为控制柜。

具体实施方式

本发明公开了一种浮式平台，以降低波浪能发电的建造成本，提高发电效率，从而推动海上波浪能的开发。本发明还公开了一种海上光伏和波浪能发电浮式系统。

在发明的描述中，术语“上”、“下”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对发明的限制。

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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考附图1-附图4，本发明公开了一种浮式平台，该浮式平台包括平台本体1，该平台本体1上可用于放置光伏板2，从而实现海上光伏发电。

液压式波浪能发电装置10为利用波浪能发电的装置。液压式波浪能发电装置10主要包括连杆5和动力输出装置6。动力输出装置6 内设置有液压缸、液压马达以及发电机。连杆5的内端部设置在液压缸内，在波浪的带动下连杆5能够相对于液压缸作活塞运动。在连杆 5运动时连杆5会将液压缸中的液压液驱动入液压马达，液压马达驱动发电机发电。

本发明在平台本体1的第一端A设置有第一铰链组件3，在第二端B设置有第二铰链组件4。第一铰链组件3用于铰接一个液压式波浪能发电装置10的连杆5的外端部，该一个液压式波浪能发电装置 10的动力输出装置6的外端部铰接在与第一端A相邻的另一个平台本体1的第二铰链组件4上。平台本体1的第二端B的第二铰链组件4 用于铰接另一个液压式波浪发电装置的动力输出装置6的外端部，该另一个液压式波浪发电装置的连杆5的外端部铰接在与第二端B相邻的另一个平台本体1的第一铰链组件3上。平台本体1的第一端A和第二端B相对。

本发明中的平台本体1的第一端A设置有第一铰链组件3，第二端B设置有第二铰链组件4，因此在任意相邻的两个平台本体1之间均可以安装液压式波浪能发电装置10。本发明中的浮式平台为模块化浮式平台，便于批量生产。浮式平台具有互换性因此降低了浮式系统的组装难度，可以方便地组装任意数量的浮式平台。

从上述描述可知液压式波浪能发电装置10的连杆5和动力输出装置6分设在相邻的两个平台本体1上。将平台本体1第一端A和第二端B沿着波浪的传播方向放置，那么在波浪的带动下相邻的两个平台本体1会发生相对转动，那么连杆5就会相对于动力输出装置6伸出。在波浪过后，相邻的两个平台本体1会复位，从而发生反方向的转动，那么连杆5就会相对于动力输出装置6收缩。如此连杆5便形成了活塞运动，从而使动力输出装置6输出电能。

在本发明中能够在平台本体1上集成光伏板2和液压式波浪能发电装置10，从而使光伏板2和液压式波浪能发电装置10共享平台本体1、系泊系统、输电设置，从而降低了整个发电系统的造价，同时还降低了后期的运维成本。另外，液压式波浪能发电装置10利用相邻两个平台本体1的转动发电，那么根据作用力与反作用力原理，液压式波浪能发电装置10对相邻两个平台本体1之间的相对转动形成了阻尼作用，降低了相邻两个平台本体1之间的相对转动响应，提高了平台本体1的稳定性，从而利于光伏板2进行光伏发电。

本发明具体实施例中的平台本体1由钢板焊接而成，平台本体1 整体呈长方体结构的平板状。如此设计确保平台本体1具有较大的投影面积，从而可以为光伏板2提供足够的安装空间。另外板状的平台本体1具有较大的水线面，因此具有良好的稳定性，从而为光伏板2 提供安全的发电场地。

请参考附图2、附图3、附图5，基于进一步提高平台本体1的稳定性考虑，本发明具体实施例在平台本体1上设置了阻尼池7，该阻尼池7连通平台本体1的上表面和下表面。进入到阻尼池7中的海水会在阻尼池7中晃荡，耗散了波浪能量，增大了平台本体1的附加阻尼，从而提高了平台本体1的稳定性。

本发明在阻尼池7内，沿着阻尼池7的底部池口的周围设置有一圈垂荡板20。垂荡板20的存在不会严重增大平台本体1的用钢量，但可显著增大平台本体1的附加质量，从而进一步提高平台本体1的稳定性。

为了提高阻尼池7中垂荡板20的强度，本发明还设置了加劲肋 21，该加劲肋21的一侧与垂荡板20连接，另一侧与阻尼池7的侧壁连接。加劲肋21为多个，多个加劲肋21沿着垂荡板20均匀设置。

本发明在平台本体1上还设置了支撑立柱8，该支撑立柱8用于支撑光伏板2。支撑立柱8具有预设高度。支撑立柱8的预设高度根据平台本体1所处的海域的海况条件而确定，确保极端海况下波浪不会冲击到光伏板2。支撑立柱8的存在允许平台本体1的干舷高度仅需满足在极端海况条件下的稳定性要求即可。即使平台本体1的甲板上浪，波浪也不会冲击到支撑立柱8顶部的光伏板2。支撑立柱8的存在减小了平台本体1的干舷高度，从而显著降低了平台本体1的造价。

平台本体1的第一端A和第二端B为平台本体1长度方向上的两端。本发明中的阻尼池7的长度方向与平台本体1的长度方向相垂直，阻尼池7的长度方向沿着平台本体1的宽度方向延伸。并且阻尼池7 为多个，多个阻尼池7沿着平台本体1的长度方向排布。

支撑立柱8为多组，多组支撑立柱8沿着平台本体1的宽度方向排布，每组支撑立柱8用于支撑一组光伏板2，光伏板2沿着平台本体1的长度方向延伸。沿着平台本体1的宽度方向设置有多个光伏板 2。如此设置提高了光伏板2的表面积，利于光伏板2充分地接受光照，从而利于光伏发电。

每组支撑立柱8包括沿平台本体1的长度方向排布的多对支撑立柱8，在平台本体1的长度方向上，多对支撑立柱8与阻尼池7交替排布，换言之，阻尼池7位于相邻两对支撑立柱8之间。每对支撑立柱8包括沿着平台本体1的宽度方向布置的两个支撑立柱8。

本发明还在平台本体1上设置了光伏逆变器22。光伏板2的输出端与光伏逆变器22的输入端电连接。光伏逆变器22将光伏板2的直流电转化为交流电。光伏逆变器22的输出端及动力输出装置6的输出端均与输电设备电连接，输电设备将光伏板2和液压式波浪能发电装置10产生的电能输出。

由上文描述可知液压式波浪能发电装置10利用相邻的两个平台本体1的相对转动来进行发电。为了利于相邻两个平台本体1之间发生液压式波浪发电装置所需的转动，本发明作出了如下设计，请参考附图4、附图6、附图7：在相邻的两个平台本体1之间设置了铰接连接器11。铰接连接器11具体包括：双销耳16、单销耳17以及销轴 19。双销耳16和单销耳17分设在相邻的两个平台本体1上，单销耳 17位于双销耳16的容腔内，销轴19贯穿双销轴19和单销耳17。

本发明具体实施例在双销耳16的上部设置了限位器18，该限位器18向双销耳16的容腔内凸出，限位器18位于单销耳17的上方。在单销耳17相对于双销耳16转动到一定程度时单销耳17会受到限位器18的限位作用而无法继续转动，如此可以防止极端海况下平台本体 1发生较大的转动而造成碰撞。

在具体的设计中，可以根据单销耳17所允许转动的最大角度来设置限位器18的位置。如果单销耳17允许转动的最大角度较大，那么就将限位器18设置为远离单销耳17所在的平台本体1；如果单销耳17允许转动的最大角度较小，那么就将限位器18设置为靠近单销耳17所在的平台本体1。在本发明具体实施例中，限定单销耳17允许转动的最大角度为20°。具体地，可以在双销耳16上设置两个限位器18，该两个限位器18关于单销耳17对称。限位器18具体可以为限位挡块。

在本发明具体实施例中，在平台本体1的第一端A的侧端面上设置了一个铰接连接器11的双销耳16，与平台本体1的第一端A相邻的另一个平台本体1上设置有该一个铰接连接器11的单销耳17。在平台本体1的第二端B的侧端面上设置了另一个铰接连接器11的单销耳17，与平台本体1的第二端B相邻的另一个平台本体1上设置有该另一个铰接连接器11的双销耳16。如此设计提高了平台本体1的模块化程度，从而使任意相邻的两个平台本体1之间能够通过铰接连接器11实现铰接。

双销耳16和单销耳17设置在对应平台本体1的侧端面上，且双销耳16和单销耳17均向远离所在的平台本体1的方向凸出，如此通过铰接连接器11铰接后相邻的两个平台本体1之间具有充足的转动空间，以允许相邻的两个平台本体1之间发生相对转动，从而确保液压式波浪能发电装置10的连杆5顺利伸缩。

由上文描述可知平台本体1的第一端A设置有第一铰链组件3，该第一铰链组件3用于铰接一个液压式波浪能发电装置10的连杆5 的外端部。平台本体1的第二端B设置有第二铰链组件4，该第二铰链组件4用于铰接另一个液压式波浪能发电装置10的动力输出装置6的外端部。具体而言，请参考附图6和附图7，第一铰链组件3包括第一铰链13和第一固定座12，第一固定座12设置在平台本体1的第一端A的上端面上，连杆5的外端部通过第一铰链13铰接在第一固定座12上。第二铰链组件4包括第二铰链15和第二固定座14，第二固定座14设置在平台本体1的第二端B的上端面上，动力输出端的外端部通过第二铰链15铰接在第二固定座14上。

对于同一个液压式波浪能发电装置10，其连杆5的外端部和动力输出装置6的外端部分别铰接在两个平台本体1的第一固定座12和第二固定座14上，而第一固定座12和第二固定座14分别设置在两个平台本体1的上端面上，因此确保了第一固定座12和第二固定座14之间具有充分的距离，以确保连杆5具有足够的伸缩行程，以提高发电效率。

铰接连接器11用于促使相邻的两个平台本体1之间发生液压式波浪能发电装置10所需的转动。如果相邻的两个平台本体1之间设置有两个铰接连接器11，那么该两个铰接连接器11分设在平台本体1的宽度方向的两端，如此能够促使平台本体1整体平稳转动。

本发明还在平台本体1上设置了控制柜23，该控制柜23对液压式波浪能发电装置10形成了控制，比如通过控制液压液的流量来避免极端海况下连杆5发生快速伸缩，从而避免损坏液压式波浪能发电装置10。进一步地，将光伏逆变器22和控制柜23分设在平台本体1的第一端A和第二端B。并且光伏逆变器22位于两个第一铰链组件3 之间，控制柜23位于两个第二铰链组件4之间。

本发明还公开了一种海上光伏和波浪能发电浮式系统，该系统包括至少两个浮式平台，该浮式平台为上述任意一种浮式平台，上述浮式平台具有上述效果，具有上述浮式平台的海上光伏和波浪能发电浮式系统同样具有上述效果，故本文不再赘述。

具体地，浮式系统中的多个(两个或两个以上)浮式平台沿着波浪的传播方向排布为一列。在附图1中浮式系统包括四个浮式平台，在附图2中浮式系统包括两个浮式平台。

在一列浮式平台中，位于两端的浮式平台上设置有系泊缆9。

最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (15)

1.一种浮式平台，其特征在于，包括平台本体，所述平台本体上可用于放置光伏板；所述平台本体的第一端设置有第一铰链组件，第二端设置有第二铰链组件，所述第一铰链组件用于铰接一个液压式波浪能发电装置的连杆的外端部，所述第二铰链组件用于铰接另一个所述液压式波浪能发电装置的动力输出装置的外端部，所述平台本体的第一端和第二端相对。

2.根据权利要求1所述的浮式平台，其特征在于，所述平台本体为平板状；所述平台本体由钢板焊接而成。

3.根据权利要求1所述的浮式平台，其特征在于，所述平台本体上设置有阻尼池，所述阻尼池连通所述平台本体的上表面和下表面。

4.根据权利要求3所述的浮式平台，其特征在于，在所述阻尼池内，沿着所述阻尼池的底部池口的周围设置有一圈垂荡板。

5.根据权利要求4所述的浮式平台，其特征在于，沿着所述垂荡板设置有多个加劲肋，所述加劲肋的一侧与所述垂荡板连接，另一侧与所述阻尼池的侧壁连接。

6.根据权利要求3所述的浮式平台，其特征在于，所述平台本体上设置有支撑立柱，所述支撑立柱具有预设高度，所述支撑立柱用于支撑所述光伏板。

7.根据权利要求6所述的浮式平台，其特征在于，所述阻尼池沿着所述平台本体的宽度方向延伸，所述阻尼池为多个，多个所述阻尼池沿着所述平台本体的长度方向排布，所述第一端和所述第二端为所述平台本体长度方向上的两端；

所述支撑立柱为多组，多组所述支撑立柱沿着所述平台本体的宽度方向排布，每组所述支撑立柱用于支撑一组所述光伏板；

每组所述支撑立柱包括沿着所述平台本体的长度方向排布的多对支撑立柱，在所述平台本体的长度方向上多对所述支撑立柱与所述阻尼池交替排布；

每对所述支撑立柱包括沿着所述平台本体的宽度方向布置的两个支撑立柱。

8.根据权利要求1所述的浮式平台，其特征在于，所述平台本体上还设置有光伏逆变器，所述光伏板的输出端与所述光伏逆变器的输入端电连接，所述光伏逆变器的输出端及所述动力输出装置的输出端均与输电设备电连接。

9.根据权利要求1所述的浮式平台，其特征在于，相邻的两个所述平台本体通过铰接连接器铰接，所述铰接连接器促使相邻的两个所述平台本体之间发生所述液压式波浪能发电装置所需的转动；

所述铰接连接器包括双销耳、单销耳以及销轴，所述双销耳和所述单销耳分设在相邻的两个所述平台本体上，所述单销耳位于所述双销耳的容腔内，所述销轴贯穿所述双销轴和所述单销耳。

10.根据权利要求9所述的浮式平台，其特征在于，所述双销耳的上部设置有限位器，所述限位器向所述双销耳的容腔内伸出，所述单销耳位于所述限位器的下方，所述限位器用于限制所述单销耳的转动。

11.根据权利要求9所述的浮式平台，其特征在于，所述平台本体的第一端的侧端面设置有一个所述铰接连接器的双销耳，所述平台本体的第二端的侧端面设置有另一个所述铰接连接器的单销耳。

12.根据权利要求1所述的浮式平台，其特征在于，所述第一铰链组件包括第一铰链和第一固定座，所述第一固定座设置在所述平台本体的第一端的上端面上，所述连杆的外端部通过所述第一铰链铰接在所述第一固定座上；

所述第二铰链组件包括第二铰链和第二固定座，所述第二固定座设置在所述平台本体的第二端的上端面上，所述动力输出端的外端部通过所述第二铰链铰接在所述第二固定座上。

13.根据权利要求8所述的浮式平台，其特征在于，所述平台本体上还设置有控制柜，所述控制柜用于控制所述液压式波浪能发电装置，所述光伏逆变器与所述控制柜分设在所述平台本体的第一端和第二端。

14.一种海上光伏和波浪能发电浮式系统，其特征在于，包括至少两个浮式平台，所述浮式平台为如权利要求1-13任意一项所述的浮式平台，所述浮式系统中的多个所述浮式平台沿着波浪的传播方向排布为一列。

15.根据权利要求14所述的海上光伏和波浪能发电浮式系统，其特征在于，位于端部的两个所述浮式平台上设置有系泊缆。

Images