CN115898772A - 一种单桩式风-波联合发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开提供了一种单桩式风‑波联合发电装置，包括：水下基体平板浮舱，所述水下基体平板浮舱的表面固定连接有若干个中心管，所述中心管顶端设置有气动式波浪能发电机构，所述立式浮箱的顶端固定连接有综合电力控制箱，所述综合电力控制箱的侧面设置有若干个液压式波浪能发电机构，所述综合电力控制箱顶端固定连接有风力发电机构。本发明提出了一种单桩式风‑波联合发电装置，将波浪能和海洋风能集成到一个固定的单个桩柱上，提高了整个装置的发电量，为波浪能和海洋风能综合利用打下基础，并且本发明集合了两种不同的波浪能转换方式，充分利用多能互补平台来实现波浪能到电能的转换，配合风力发电机构实现多种发电方式。

Description

一种单桩式风-波联合发电装置

技术领域

本公开涉及海洋风力发电设备技术领域，尤其是涉及一种单桩式风-波联合发电装置。

背景技术

我国的海洋面积十分广阔，蕴含着丰富的可再生能源，其中海洋风能和波浪能资源储量尤为可观，大规模的开发海洋风能和波浪能为改善我国能源利用结构，提升环境质量具有重要的意义。

目前国家已经在近海建立了多个风力发电场，风力发电技术日趋成熟，波浪能发电也进入的示范应用阶段，但是这两个能种所面临的的共同的问题都是建设和维护成本较高，都需要建设较大的基础结构，设计的海洋工程作业量巨大，此外都需要占用较大的海洋面积，如何降低海洋施工成本，降低单位装机功率下的海域使用面积，成为了海洋风能和波浪能大规模商业化开发的瓶颈。

当前，海洋可再生能源大都数都是独立运行，只有少部分装置实现了多能互补，主要是风光互补，波光互补，如果可以实行更多能种的互补运行，共享相同的基础结构和海域，便能提高了发电装置的能量利用率，使装置的经济效益提高，降低度电成本。

发明内容

本公开提供了一种单桩式风-波联合发电装置，以解决发明人认识到的技术问题之一。

本公开提供了一种单桩式风-波联合发电装置，包括水下基体平板浮舱，所述水下基体平板浮舱的表面固定连接有若干个中心管，所述中心管顶端设置有气动式波浪能发电机构，所述水下基体平板浮舱的中部固定连接有立式浮箱，且所述中心管与所述立式浮箱通过桁架固定连接，所述立式浮箱的顶端固定连接有综合电力控制箱，所述综合电力控制箱的侧面设置有若干个液压式波浪能发电机构，所述综合电力控制箱顶端固定连接有风力发电机构，所述综合电力控制箱分别通过电缆与所述气动式波浪能发电机构、液压式波浪能发电机构和风力发电机构连接。

优选的，所述水下基体平板浮舱为正三角形结构，所述中心管有三个，所述中心管底部固定连接于所述水下基体平板浮舱的三个角，所述立式浮箱为圆柱体结构，所述立式浮箱设置于所述水下基体平板浮舱的表面的中心位置。

优选的，所述中心管为空心结构，所述水下基体平板浮舱底部与所述中心管对应的位置设置有开口并与所述中心管的底部贯通设置，所述中心管的顶端开设有透气口。

优选的，所述气动式波浪能发电机构包括空气透平、联轴器、永磁发电机和保护盖，所述保护盖覆盖所述中心管顶端的透气口设置，所述空气透平与所述永磁发电机通过所述联轴器同轴连接，所述空气透平和永磁发电机固定连接于所述保护盖，所述永磁发电机通过电缆与所述综合电力控制箱连接。

优选的，所述风力发电机构包括塔架、叶片和风力发电机，所述塔架固定连接于所述综合电力控制箱的顶端，所述风力发电机固定连接于所述塔架的顶端，所述叶片与所述风力发电机同轴连接，所述风力发电机通过电缆与所述综合电力控制箱连接。

优选的，所述液压式波浪能发电机构有四个，分别设置于所述综合电力控制箱的四周。

优选的，所述液压式波浪能发电机构包括鹰式吸波浮体、液压缸和能量转换系统，所述鹰式吸波浮体一端通过合页结构与所述综合电力控制箱的侧面铰接，所述液压缸固定连接于所述综合电力控制箱上，所述液压缸的输出轴与所述鹰式吸波浮体连接，所述能量转换系统设置于所述综合电力控制箱内，所述能量转换系统与所述液压缸的上油口通过液压管连接，所述能量转换系统通过电缆与所述综合电力控制箱连接。

优选的，所述综合电力控制箱内设置有综合电力控制系统，所述综合电力控制系统与海底电缆电连接。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

1、本发明提出了一种单桩式风-波联合发电装置，将波浪能和海洋风能集成到一个固定的单个桩柱上，提高了整个装置的发电量，为波浪能和海洋风能综合利用打下基础，并且本发明集合了两种不同的波浪能转换方式，充分利用多能互补平台来实现波浪能到电能的转换，配合风力发电机构实现多种发电方式。。

2、本发明和其他浮式海洋风机相比，多了两套波浪能转换系统，使浮式风机平台可以提供更多的电力，提高了浮式平台的电能产出比。

3、本发明的浮式风机基座设置在巨大的水下基体平板浮舱上面，增加了浮式风机的稳定性。

应当理解，前述的一般描述和接下来的具体实施方式两者均是为了举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出本公开的主题。同时，说明书和附图用来解释本公开的原理。

附图说明

为了更清楚地说明本公开具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本公开的一些实施方式，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为本公开实施例的联合发电装置结构示意图；

图2为本公开实施例的气动式波浪能发电机构结构图；

图标：1-水下基体平板浮舱；2-中心管；31-保护盖；32-空气透平；33-永磁发电机；34-联轴器；4-综合电力控制箱；51-鹰式吸波浮体；52-液压缸；61-塔架；62-风力发电机；63-叶片；7-立式浮箱；8-桁架。

具体实施方式

下面将结合附图对本公开的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。

基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

在本公开的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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公开和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本公开的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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公开中的具体含义。

实施例

如图1-2所示，本实施例提供一种单桩式风-波联合发电装置，包括水下基体平板浮舱1，所述水下基体平板浮舱1为正三角形结构，所述水下基体平板浮舱1的三个角上通过焊接分别固定有三个中心管2，所述水下基体平板浮舱1的中心位置焊接固定有立式浮箱7，所述立式浮箱7为圆柱体结构，三个所述中心管2通过桁架8结构和所述立式浮箱7固定，通过正三角形的结构对立式浮箱7进行固定，三角形稳定性好，确保结构的稳定性，在海浪中不会倾倒；所述立式浮箱7的顶端通过焊接固定有综合电力控制箱4，所述综合电力控制箱4内设置有用于综合控制、接收电能的综合电力控制系统，海洋发电无论是风力或者波浪发电，均需要将产生的电源经过接收转化后使用，属于现有技术，在此不再详细赘述其工作原理和具体结构；所述综合电力控制箱4的顶端安装有风力发电机62构，所述风力发电机62构通过电缆和所述综合电力控制箱4连接，通过风力发电机62构产生的电源通过电缆传输到综合电力控制箱4后，通过综合电力控制箱4同一控制分配使用；所述综合电力控制箱4的侧面四周分别设置有若干个液压式波浪能发电机构，所述液压式波浪能发电机构通过电缆和所述综合电力控制箱4连接，通过液压式波浪能发电机构产生的电源通过电缆传输到综合电力控制箱4后，通过综合电力控制箱4同一控制分配使用；所述中心管2顶端分别设置有气动式波浪能发电机构，所述气动式波浪能发电机构通过电缆和所述综合电力控制箱4连接，通过气动式波浪能发电机构产生的电源通过电缆传输到综合电力控制箱4后，通过综合电力控制箱4同一控制分配使用。

具体地，所述中心管2底部开口，所述水下基体平板浮舱1与所述中心管2对应的位置设有开口，使中心管2和海洋贯通连接，所述中心管2的顶端开设有透气口，所述气动式波浪能放电机构包括空气透平32、联轴器34、永磁发电机33和保护盖31，所述保护盖31通过螺栓固定连接于所述中心管2的顶端并覆盖透气口设置，所述空气透平32通过联轴器34与所述永磁发电机33同轴连接，所述空气透平32和永磁发电机33均设置于所述保护盖31上，所述永磁发电机33通过电缆和所述综合电力控制箱4连接，当海洋中波浪产生，波浪经过中心管2底部会使中心管2内的空气被压缩，中心管2内的空气压缩压力增大向透气口排出，驱动空气透平32转动，空气透平32通过联轴器34带动永磁发电机33转动，从而进行发电，永磁发电机33产生的电能经过电缆传输到所述综合电力控制箱4进行利用。

本实施例中，中心管2有三个，气动式波浪能发电机构也有三个，同时进行发电，发电效率高，产生的电源多。能够有效的满足海洋设施使用，或者传输到近海地区使用。

具体地，所述液压式波浪能发电机构有四个，四个所述液压式波浪能发电机构分别设置于所述综合电力控制箱4的四周，所述液压式波浪能发电机构包括鹰式吸波浮体51、液压缸52和能量转换系统，所述鹰式吸波浮体51一端通过合页结构和所述综合电力控制箱4铰接，使鹰式吸波浮体51在波浪的作用下，只能沿着合页结构进行摆动，所述液压缸52固定连接于所述综合电力控制箱4上，所述液压缸52的输出轴与所述鹰式吸波浮体51连接，所述能量转换系统设置于所述综合电力控制箱4内，所述能量转换系统与所述液压缸52的上油口通过液压管连接，所述能量转换系统通过电缆与所述综合电力控制箱4连接。当鹰式吸波浮体51在波浪的作用下，沿着合页结构摆动时，推动液压缸52的输出轴在液压缸52上来回运动，液压缸52的直线机械运动经过能力转换系统的作用转换成电能，然后通过电缆传输到所述综合电力控制箱4内使用。

具体地，所述风力发电机62构包括塔架61、叶片63和风力发电机62，所述塔架61为柱体结构，所述塔架61的底部通过螺栓固定安装于所述综合电力控制箱4的顶端，所述叶片63为三叶结构，所述叶片63通过联轴器34与所述风力发电机62传动连接，所述风力发电机62设置于所述塔架61的顶端，所述风力发电机62通过电缆贯穿所述塔架61的内部，并与所述综合电力控制箱4连接。海风吹动叶片63转动，带动风力发电机62进行发电，风力发电机62发出的电通过电缆传输到所述综合电力控制箱4进行使用。

进一步地，所述综合电力控制箱4内设置有综合电力控制系统，所述综合电力控制系统与海底电缆电连接。通过海底电缆将产生的电能传输到海洋设施或者近海地区使用。

本发明提出了一种单桩式风-波联合发电装置，将波浪能和海洋风能集成到一个固定的单个桩柱上，提高了整个装置的发电量，为波浪能和海洋风能综合利用打下基础，并且本发明集合了两种不同的波浪能转换方式，充分利用多能互补平台来实现波浪能到电能的转换，配合风力发电机62构实现多种发电方式。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，包括：水下基体平板浮舱，所述水下基体平板浮舱的表面固定连接有若干个中心管，所述中心管顶端设置有气动式波浪能发电机构，所述水下基体平板浮舱的中部固定连接有立式浮箱，且所述中心管与所述立式浮箱通过桁架固定连接，所述立式浮箱的顶端固定连接有综合电力控制箱，所述综合电力控制箱的侧面设置有若干个液压式波浪能发电机构，所述综合电力控制箱顶端固定连接有风力发电机构，所述综合电力控制箱分别通过电缆与所述气动式波浪能发电机构、液压式波浪能发电机构和风力发电机构连接。

2.根据权利要求1所述的一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，所述水下基体平板浮舱为正三角形结构，所述中心管有三个，所述中心管底部固定连接于所述水下基体平板浮舱的三个角，所述立式浮箱为圆柱体结构，所述立式浮箱设置于所述水下基体平板浮舱的表面的中心位置。

3.根据权利要求2所述的一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，所述中心管为空心结构，所述水下基体平板浮舱底部与所述中心管对应的位置设置有开口并与所述中心管的底部贯通设置，所述中心管的顶端开设有透气口。

4.根据权利要求3所述的一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，所述气动式波浪能发电机构包括空气透平、联轴器、永磁发电机和保护盖，所述保护盖覆盖所述中心管顶端的透气口设置，所述空气透平与所述永磁发电机通过所述联轴器同轴连接，所述空气透平和永磁发电机固定连接于所述保护盖，所述永磁发电机通过电缆与所述综合电力控制箱连接。

5.根据权利要求1所述的一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，所述风力发电机构包括塔架、叶片和风力发电机，所述塔架固定连接于所述综合电力控制箱的顶端，所述风力发电机固定连接于所述塔架的顶端，所述叶片与所述风力发电机同轴连接，所述风力发电机通过电缆与所述综合电力控制箱连接。

6.根据权利要求1所述的一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，所述液压式波浪能发电机构有四个，分别设置于所述综合电力控制箱的四周。

7.根据权利要求6所述的一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，所述液压式波浪能发电机构包括鹰式吸波浮体、液压缸和能量转换系统，所述鹰式吸波浮体一端通过合页结构与所述综合电力控制箱的侧面铰接，所述液压缸固定连接于所述综合电力控制箱上，所述液压缸的输出轴与所述鹰式吸波浮体连接，所述能量转换系统设置于所述综合电力控制箱内，所述能量转换系统与所述液压缸的上油口通过液压管连接，所述能量转换系统通过电缆与所述综合电力控制箱连接。

8.根据权利要求1所述的一种单桩式风-波联合发电装置，其特征在于，所述综合电力控制箱内设置有综合电力控制系统，所述综合电力控制系统与海底电缆电连接。

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