CN117108433A - 一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统 - Google Patents

Abstract

一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，包括风力发电模块和风电导管架基础，包括波浪获能系统、液压系统、储能系统、压力媒介内能交换装置和膨胀发电机系统；波浪获能系统包括获能浮子、摇杆；液压系统包含有压力媒介存储容器和摆动压缩媒介机构，液压系统用于把摇杆的摆动的机械能转化为一次压力媒介的内能，液压系统的摆动压缩媒介机构输出一次压力媒介进入压力媒介存储容器或/和输送管道；压力媒介内能交换装置用于把一次压力媒介的内能转化为机械能，再把机械能转化为二次压力媒介的内能；膨胀发电机系统用于转化二次压力媒介的内能为机械能，膨胀发电机系统把得到的机械能转化为电能输出。

Description

一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统

技术领域

本发明涉及海上风电技术领域，具体涉及一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统。

背景技术

在海上风电的基础上研制“以风带浪”的综合能源利用装置，顺应当前多能综合开发的技术前景，是实现能源优势互补，突破规模化应用技术瓶颈，强化工程示范效应的举措。海上风能与波浪能存在较强伴生关系，海上风能资源丰富的地区，波浪能资源亦相对丰富，这使风浪联合发电具有得天独厚的优势。此外，风浪联合开发过程中，可实现海上支撑结构、输电装备与电源管理共享，设施投入的增加极为有限，推动“海上风能+波浪能”互补开发模式，对促进我国海洋资源可持续发展具有重要意义。由于波浪能的随机性较高，其直接输出的电能具有很高的波动性，捕获的波浪能如何实现高效率的存储及稳定输出是波浪能开发面临的关键技术难题。

为适应新能源为主体的新型电力系统发展需求，在全国范围内推进海上风电侧配置储能，明确储能配置及并网标准，解决海上风电消纳问题，提升电力系统安全可靠运行水平迫在眉睫。各省市相继出台了新能源储能配比相关政策要求。

通过储能将波浪能量汇集，可实现波浪发电的稳定输出，未来可应用于海上风电场多个风机基础上以达到一定规模增容的装机容量，波浪能发电与储能融合有望成为海上风电配比储能的辅助，替换传统储能，节省海上风电场储能投资。

公告号：CN116146424A，公开了基于压缩空气储能的海上风电系统，以解决现有海上风力发电并网调峰的技术问题；其中的波浪能收集模块，所述波浪能收集模块与导管架基础固定连接，且所述波浪能收集模块包括多个能够弹性变形的集能气囊，所述集能气囊通过空气输入管路与储能气罐连通，且所述空气输入管路上设有允许集能气囊内空气流向储能气罐的第一进气单向阀；所需的储能单元设备多，气囊所能存储的能量有限，而且气囊的膨胀和收缩使气囊在恶劣环境下，寿命缩短，设备维护不便捷，储能成本高，储能转化效率低，损耗大；

公布号为CN110206679A的专利文献公开了一种利用潮汐、波浪和风能的储能综合发电系统，该系统通过海水的水位变化驱动空气压缩发电机，实现了潮汐能和波浪能的利用；对于如何存储和大批量转化，缺乏有效技术措施，无法解决存储成本问题，以及内能太低无法启动发电，或者因转化能量的储备量不足而无法达到利用与开发的最低要求；

上述现有技术的，无法实现海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能的有效利用开发，无法连续或者阶段性的持续转化波浪能。

发明内容

有鉴于此，面对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，实现分布式存储能量，节约存储设备和空间，通过捕获波浪能，将机械能转化为媒介内能，再将媒介内能转化为机械能，随后将机械能再次转化为气体媒介的内能，也可将机械能直接转化为电能；将机械能转化为气体媒介的内能后，可以对该部分气体媒介进行存储，而且还可以在用于发电的机械能不足时，通过持续提供气体媒介进行蓄能，蓄能后再次进行发电，通过这种阶段性的蓄能和释放转化，提高利用率，而且通过分布式存储，充分利用海上风电导管架基础用于存储气体媒介。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，包括风力发电模块和风电导管架基础，包括波浪获能系统、液压系统、储能系统、压力媒介内能交换装置和膨胀发电机系统；波浪获能系统包括获能浮子、摇杆，获能浮子漂浮于水面上，在自重、浮力和波浪力的作用下，带动摇杆上下摆动，摇杆连接液压系统；液压系统包含有压力媒介存储容器和摆动压缩媒介机构，摆动的摇杆对液压系统做功，驱动液压系统的摆动压缩媒介机构，液压系统用于把摇杆的摆动的机械能转化为一次压力媒介的内能，液压系统的摆动压缩媒介机构输出一次压力媒介进入压力媒介存储容器或/和输送管道；输送管道连接有压力媒介内能交换装置，压力媒介内能交换装置用于把一次压力媒介的内能转化为机械能，再把机械能转化为二次压力媒介的内能；压力媒介内能交换装置输出二次压力媒介进入存储管道或/和膨胀发电机系统，存储管道用于存储二次压力媒介，存储管道的输出端连接膨胀发电机系统；膨胀发电机系统用于转化二次压力媒介的内能为机械能，膨胀发电机系统把得到的机械能转化为电能输出。

本申请提供的一种技术方案，还具有以下技术特征：

优选的，导管架主弦杆的内腔用于存储二次压力媒介。

优选的，储能系统为分布式设置，储能系统包括存储管道。

优选的，储能系统包括压力媒介存储容器。

优选的，存储管道布置在导管架主弦杆的内部，且相邻的存储管道之间并列，即每个存储管道和压力媒介内能交换装置之间单独连通，存储管道和膨胀发电机系统之间单独连通，存储管道的输入端和输出端均连接有独立的阀门，阀门用于控制二次压力媒介输入或输出存储管道。

优选的，摇杆包括竖摇杆、横摇杆、输出摇杆；导管架主弦杆和液压系统连接的竖摇杆、横摇杆、输出摇杆组成一个四连杆机构，使竖摇杆、横摇杆、输出摇杆被获能浮子驱动而做往复摆动。

优选的，横摇杆一端与竖摇杆的中部铰接，横摇杆的另一端与导管架主弦杆铰接；获能浮子连接竖摇杆的下端；竖摇杆的上端和输出摇杆的一端铰接连接，输出摇杆的另一端与液压系统连接。

优选的，平台在导管架主弦杆的顶部位置设置主弦杆顶部孔，用于将输送管道连接存储管道，存储管道布设在导管架主弦杆的内部。

优选的，液压系统和膨胀发电机系统设置在风机塔筒的外部，压力媒介内能交换装置设置在风机塔筒的内部，输送管道穿过风机塔筒连接压力媒介内能交换装置，压力媒介内能交换装置的输出端通过输送管道连接存储管道或/和膨胀发电机系统。

优选的，导管架主弦杆内布置的存储管道至少为两个，且每个存储管道中，用于输出和输入的输送管道均相互独立。

优选的，每个导管架主弦杆内至少两个存储管道，存储管道与导管架主弦杆通过环板连接，环板间隔设置使相邻的环板之间留有间隙；

环板的内壁与存储管道的外壁相连，环板的外壁与导管架主弦杆的外壁平齐，导管架主弦杆的一端留有与环板相邻的间隙匹配的凸起，使两个导管架主弦杆通过环板衔接后连接紧密。

优选的，压力媒介内能交换装置上设置有减振装置。

优选的，导管架主弦杆与存储管道之间设置有孔隙，且空隙内充填海水。

优选的，液压系统和膨胀发电机系统设置在集装箱内。

优选的，风力发电模块和膨胀发电机系统输出的电能经过并网变流器输出并入风机内部的交流母线。

优选的，风机塔筒设置在平台上，平台的下方设置导管架主弦杆用于支撑平台，导管架主弦杆上设置有导管架叉撑。

优选的，膨胀发电机系统包括有膨胀装置和发电机。

优选的，一次压力媒介为气体或者液体，二次压力媒介为气体。

优选的，液压系统包括活塞、缸体、阀门，摆动运动使活塞在气压缸或液压缸体内产生压力，对一次压力媒介做功，并输出一次压力媒介。

优选的，液压系统为摆动压缩机，使用摆动运动压缩气体或者液体，液压系统也可以用来压缩气体，而并非只能压缩液体；

液压系统的工作原理：

摆动活塞：摆动压缩机中有一个摆动活塞，它连接到一个驱动机构，如波浪获能系统，摆动活塞开始做往复运动；

媒介吸入：在摆动活塞的一个运动阶段，媒介被吸入到压缩机的缸体中；摆动运动导致缸体的容积有增大趋势，从而降低缸体内的媒介压力，使得外部媒介被吸入；

气体压缩：在摆动活塞的另一个运动阶段，缸体的容积逐渐减小，导致媒介被压缩；这个压缩过程使得媒介的压力升高；

排放高压媒介：压缩后的高压媒介用于驱动、转化或者输送气体至目标区域；

循环过程：压缩机持续进行摆动运动，使得媒介循环输出。

膨胀发电机系统的工作原理：

膨胀装置：包括一个容器或管道，内部充满了高压气体；气体可以是通过外部压缩系统获得的，也可以是通过化学反应产生的，本申请是通过外部输入气体；

膨胀过程：当高压气体通过喷嘴或阀门等装置从高压区域流向低压区域时，气体会发生膨胀；在膨胀的过程中，气体的体积增大，同时温度降低；

驱动发电机：膨胀过程中产生的气体动能被用来驱动发电机；膨胀过程中的气体流经一个涡轮或叶轮，使其旋转；这种旋转运动被机械地转化为发电机转子的旋转运动，从而产生电流；

电能产生：发电机的转子运动产生的机械能被转化为电能；这种电能可以直接输出，用于供应电力需求，或者存储在电池中以备后用。

优选的，压力媒介内能交换装置包括液压马达和空压机，液压马达用于将液压能转化为机械运动，机械运动包括旋转运动；空压机用于机械能转化为气体内能，机械运动驱动空压机的机械结构对二次压力媒介做功，二次压力媒介内能增加。

本发明的有益效果：

本申请和现有技术相比，通过持续的波浪驱动摆动，转化为压力能，然后通过阶段性的持续性释放，完成吸收波浪能、转化为压力能、储存压力能、释放压力能转化为电能输出的连续循环，波浪能利用率高，而且存储、释放阶段性的完成，有利于电能转化及并网输出；

本申请通过导管架基础现有的空间作为储气室，即导管架主弦杆的内腔用于存储二次压力媒介，二次压力媒介携带的内能由此得到存储，有效利用现有设备，减少储能设备，节约资源；

（1）导管架基础已成为我国深远海风能资源开发最具经济性、安全性的海上风电固定式基础型式，该结构应用广泛，而本申请在此基础上可以实现大面积推广和应用；本发明对原有海上风电导管架基础进行小幅改造，形成海上风能、波浪能一体化开发装备，在实现基础支撑结构共享的同时，最大限度地减少了对原有支撑结构的破坏，保障了风电结构的安全；

（2）本发明以导管架基础波浪能发电装置支撑结构，实现波浪发电装置与海上风机基础结构融合，实现海洋能源分层立体开发，从而提高能源开发效率；

（3）本发明实现波浪能发电高效存储及稳定输出，实现波浪能的规模化开发；

（4）本发明应用于多个海上风机基础上以达到一定规模的装机容量，代替海上风电配比储能，节省储能投资；

（5）本发明通过将导管架基础主弦杆空腔作为储气空间或者储能空间，在导管架主弦杆内套设存储管道作为储气设备，避免了额外建造压缩空气储气室的经济和工程投入，实现了现有资源的价值跃升；

（6）本发明设置多个并列的存储管道作为压力容器，可实现压缩空气“只充不放，只放不充，边充边放”的功能；

（7）本发明导管架主弦杆与存储管道连接的环板留有间隙，有利于温度的均匀传递；

（8）本发明导管架主弦杆与存储管道空隙充填海水，可平衡深水区域的海水压差；

（9）液压系统和膨胀发电机系统位于集装箱内，液压马达空压机系统位于塔筒内部，可有效避免海洋环境腐蚀；

（10）液压系统和膨胀发电机系统输出的电能经过并网变流器输出并入风机内部交流母线，与风电机组发电一同送出，可实现波浪能发电与风力发电的电力输出设施共享，节约投资。

附图说明

图1为本发明的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统的结构立体图；

图2为本发明的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统的俯视图；

图3为本发明的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统的加固结构立体图；

图中：

1、风机塔筒；2、膨胀发电机系统；3、平台；4、导管架主弦杆；5、导管架叉撑；6、获能浮子；7、摇杆；8、液压系统；9、输送管道；10、压力媒介内能交换装置；11、主弦杆顶部孔；13、存储管道；14、环板；71、竖摇杆；72、横摇杆；73、输出摇杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

如图1-图3，一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，包括风力发电模块和风电导管架基础，包括波浪获能系统、液压系统8、储能系统、压力媒介内能交换装置10和膨胀发电机系统2；波浪获能系统包括获能浮子6、摇杆7，获能浮子6漂浮于水面上，并在自重、浮力和波浪力的作用下带动摇杆7上下摆动，摇杆7连接液压系统8；液压系统8包含有压力媒介存储容器和摆动压缩媒介机构，摆动的摇杆7对液压系统8做功，驱动液压系统8的摆动压缩媒介机构，液压系统8用于把摇杆7的摆动的机械能转化为一次压力媒介的内能，液压系统8的摆动压缩媒介机构输出一次压力媒介进入压力媒介存储容器或/和输送管道9；输送管道9连接有压力媒介内能交换装置10，压力媒介内能交换装置10用于把一次压力媒介的内能转化为机械能，再把机械能转化为二次压力媒介的内能；压力媒介内能交换装置10输出二次压力媒介进入存储管道13或/和膨胀发电机系统2，存储管道13用于存储二次压力媒介，存储管道13的输出端连接膨胀发电机系统2；膨胀发电机系统2用于转化二次压力媒介的内能为机械能，膨胀发电机系统2把得到的机械能转化为电能输出。

本申请实施具有这样的特点：利用波浪带动获能浮子6摆动，从而通过获能浮子6驱动摇杆7对液压系统8做功，把能量通过输送管道9、压力媒介内能交换装置10、膨胀发电机系统2实现直接转化，或者通过液压系统8的压力媒介存储容器存储后，再通过输送管道9、压力媒介内能交换装置10、膨胀发电机系统2实现转化；或者在经过压力媒介内能交换装置10输出后通过存储管道13存储，而且通过存储管道13储能，然后在积蓄足够的压力能后，可连续进行发电。

具体的，导管架主弦杆4的内腔用于存储二次压力媒介，这种存储要求，对导管架主弦杆4直接进行改造，相当于把导管架主弦杆4作为连接构件和压力存储容器。

具体的，储能系统为分布式设置，储能系统包括存储管道13，通过这种形式，来分散存储，充分利用现有的海上风电导管架基础的存储空间。

具体的，储能系统包括压力媒介存储容器，不仅仅把存储管道13作为能量存储目标，压力媒介存储容器也可以作为存储容器进行缓冲和存储转化中的压力媒介内能。

具体的，存储管道13布置在导管架主弦杆4的内部，且相邻的存储管道13之间并列，即每个存储管道13和压力媒介内能交换装置10之间单独连通，存储管道13和膨胀发电机系统2之间单独连通，存储管道13的输入端和输出端均连接有独立的阀门，阀门用于控制二次压力媒介输入存储管道13和输出存储管道13；这样就可以实现以下过程：每个存储管道13实现独立的存储和输出，用于存储二次压力媒介增加内能，相当于存储了增加的能量，而输出二次压力媒介相当于释放存储的能量，用于转化为其它形式，如机械能，最终以电能输出。

具体的，摇杆7包括竖摇杆71、横摇杆72、输出摇杆73；导管架主弦杆4和液压系统8连接的竖摇杆71、横摇杆72、输出摇杆73组成一个四连杆机构，使竖摇杆71、横摇杆72、输出摇杆73被获能浮子6驱动而做往复摆动，结构简单，耐用，实现难度小，维护便捷。

具体的，横摇杆72一端与竖摇杆71的中部铰接，横摇杆72的另一端与导管架主弦杆4铰接；获能浮子6连接竖摇杆71的下端；竖摇杆71的上端和输出摇杆73的一端铰接连接，输出摇杆73的另一端与液压系统8连接。

具体的，平台3在导管架主弦杆4的顶部位置设置主弦杆顶部孔11，用于输送管道9连接存储管道13，存储管道13布设在导管架主弦杆4的内部。

具体的，液压系统8和膨胀发电机系统2设置在风机塔筒1的外部，压力媒介内能交换装置10设置在风机塔筒1的内部，输送管道9穿过风机塔筒1连接压力媒介内能交换装置10，压力媒介内能交换装置10的输出端通过输送管道9连接存储管道13或/和膨胀发电机系统2，布局合理紧凑。

具体的，导管架主弦杆4内布置的存储管道13至少为两个，且每个存储管道13的输出的输送管道9和输入的输送管道9相互独立，方便每个存储管道13实现独立控制和使用，即实现：二次压力媒介的只充不放，只放不充，边充边放的功能。

具体的，每个导管架主弦杆4内至少两个存储管道13，存储管道13与导管架主弦杆4通过环板14连接，环板14间隔设置使相邻的环板14之间留有间隙；

环板14的内壁与存储管道13的外壁相连，环板14的外壁与导管架主弦杆4的外壁平齐，导管架主弦杆4的一端留有与环板14相邻的间隙匹配的凸起，使两个导管架主弦杆4通过环板14衔接后连接紧密；

充分利用现有的导管架主弦杆结构用于存储二次压力媒介。

具体的，压力媒介内能交换装置10上设置有减振装置，减小压力媒介内能交换装置10工作振动对其它周边设备的影响。

具体的，导管架主弦杆4与存储管道13之间设置有孔隙，且空隙内充填海水，用于吸收二次压力媒介进入存储管道13过程中的多余热量，减小导管架主弦杆4与存储管道13的升温膨胀，使设备尺寸稳定。

具体的，液压系统8和膨胀发电机系统2设置在集装箱内。

具体的，风力发电模块和膨胀发电机系统2输出的电能经过并网变流器输出并入风机内部的交流母线。

具体的，风机塔筒1设置在平台3上，平台3的下方设置导管架主弦杆4用于支撑平台3，导管架主弦杆4上设置有导管架叉撑5。

具体的，膨胀发电机系统2包括有膨胀装置和发电机。

具体的，一次压力媒介为气体或者液体，二次压力媒介为气体。

具体的，液压系统8包括活塞、缸体、阀门，摆动运动使活塞在气压缸或液压缸体内产生压力，对一次压力媒介做功，并输出一次压力媒介。

具体的，液压系统8为摆动压缩机，使用摆动运动压缩气体或者液体，液压系统8也可以用来压缩气体，而并非只能压缩液体；

液压系统8的工作原理：

摆动活塞：摆动压缩机中有一个摆动活塞，它连接到一个驱动机构，如波浪获能系统，摆动活塞开始做往复运动；

媒介吸入：在摆动活塞的一个运动阶段，媒介被吸入到压缩机的缸体中；摆动运动导致缸体的容积有增大趋势，从而降低缸体内的媒介压力，使得外部媒介被吸入；

气体压缩：在摆动活塞的另一个运动阶段，缸体的容积逐渐减小，导致媒介被压缩；这个压缩过程使得媒介的压力升高；

排放高压媒介：压缩后的高压媒介用于驱动、转化或者输送气体至目标区域；

循环过程：压缩机持续进行摆动运动，使得媒介循环输出。

具体的，液压系统8为摆动压缩机，以媒介为气体为例，使用摆动运动压缩气体。

液压系统8的工作原理：

摆动活塞：摆动压缩机中有一个摆动活塞，它连接到一个驱动机构，如波浪获能系统，摆动活塞开始做往复运动；

气体吸入：在摆动活塞的一个运动阶段，气体被吸入到压缩机的气缸中；摆动运动导致气缸的容积逐渐增大，从而降低气缸内的压力，使得外部气体被吸入；

气体压缩：在摆动活塞的另一个运动阶段，气缸的容积逐渐减小，导致气体被压缩；这个压缩过程使得气体的压力升高；

排放高压气体：压缩后的高压气体被排放到系统中，通常通过管道传递到冷凝器中；在冷凝器中，气体释放热量，被冷却并转化为液体；

循环过程：压缩机持续进行摆动运动，使得气体持续压缩，用于存储或者输送至目标区域，或者用于转化为机械能。

具体的，膨胀发电机系统2的工作原理：

膨胀装置：包括一个容器或管道，内部充满了高压气体；气体可以是通过外部压缩系统获得的，也可以是通过化学反应产生的，本申请是通过外部输入气体；

膨胀过程：当高压气体通过喷嘴或阀门等装置从高压区域流向低压区域时，气体会发生膨胀；在膨胀的过程中，气体的体积增大，同时温度降低；

驱动发电机：膨胀过程中产生的气体动能被用来驱动发电机；膨胀过程中的气体流经一个涡轮或叶轮，使其旋转；这种旋转运动被机械地转化为发电机的转子旋转，从而产生电流；

电能产生：发电机的转子运动产生的机械能被转化为电能；这种电能可以直接输出为电力供应，或者存储在电池中以备后用。

具体的，压力媒介内能交换装置10包括液压马达和空压机，液压马达用于将液压能转化为机械运动，机械运动包括旋转运动；空压机用于机械能转化为气体内能，机械运动驱动空压机的机械结构对二次压力媒介做功，二次压力媒介内能增加。

具体的，本申请是这样实现的：

（1）陆上焊接组装获能体结构，如图1，获能浮子6、横摇杆72及竖摇杆71、输出摇杆73，与导管架风机基础，导管架风机基础包括平台3、导管架主弦杆4、导管架叉撑5；

（2）带波浪获能体的导管架风机基础指定海域安装到位；

（3）将液压系统8和膨胀发电机系统2在陆上组装完成后，分别放置在独立集装箱内，吊装至海上风电导管架的平台3的指定区域；

（4）液压系统8与波浪获能系统的上部的输出摇杆73组装连接；

（5）压力媒介内能交换装置10的液压马达空压机系统组装；

（7）风机塔筒1及风力发电模块安装；

（8）管线安装；

（9）波浪获能系统、液压系统8、液压马达空压机系统、膨胀发电机系统2调试运行。

具体的，以具体的一个实施例而言，工作原理如下：获能浮子6的浮子在波浪力和重力的作用下上下往复运动，并带动竖摇杆71上下往复运动，而横摇杆72绕铰接点摆动，输出摇杆73平行横摇杆72摆动，驱动液压系统8的柱塞往复运动输出高压油或者临时存储高压油，高压油驱动液压马达空压机系统的液压马达旋转，液压马达带动空压机工作；空压机压缩空气至存储管道13或者其它压力容器内，单个存储管道13达到或者其它压力容器到达设定压力后，打开排气阀，释放高压空气驱动膨胀发电机系统2工作，输出的电能经过并网变流器输出并入风机内部400V交流母线，与风电机组发电一同送出。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，包括风力发电模块和风电导管架基础，其特征在于，包括波浪获能系统、液压系统（8）、储能系统、压力媒介内能交换装置（10）和膨胀发电机系统（2）；波浪获能系统包括获能浮子（6）、摇杆（7），获能浮子（6）漂浮于水面上，在自重、浮力和波浪力的作用下带动摇杆（7）上下摆动，摇杆（7）连接液压系统（8）；液压系统（8）包含有压力媒介存储容器和摆动压缩媒介机构，摆动的摇杆（7）对液压系统（8）做功，驱动液压系统（8）的摆动压缩媒介机构，液压系统（8）用于把摇杆（7）的摆动的机械能转化为一次压力媒介的内能，液压系统（8）的摆动压缩媒介机构输出一次压力媒介进入压力媒介存储容器或/和输送管道（9）；输送管道（9）连接有压力媒介内能交换装置（10），压力媒介内能交换装置（10）用于把一次压力媒介的内能转化为机械能，再把机械能转化为二次压力媒介的内能；压力媒介内能交换装置（10）输出二次压力媒介进入存储管道（13）或/和膨胀发电机系统（2），存储管道（13）用于存储二次压力媒介，存储管道（13）的输出端连接膨胀发电机系统（2）；膨胀发电机系统（2）用于转化二次压力媒介的内能为机械能，膨胀发电机系统（2）把得到的机械能转化为电能输出。

2.如权利要求1所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，储能系统为分布式设置，储能系统包括存储管道（13）。

3.如权利要求2所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，存储管道（13）布置在导管架主弦杆（4）的内部，且相邻的存储管道（13）之间并列，即每个存储管道（13）和压力媒介内能交换装置（10）之间单独连通，存储管道（13）和膨胀发电机系统（2）之间单独连通，存储管道（13）的输入端和输出端均连接有独立的阀门，阀门用于控制二次压力媒介输入存储管道（13）和输出存储管道（13）。

4.如权利要求1所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，摇杆（7）包括竖摇杆（71）、横摇杆（72）、输出摇杆（73）；导管架主弦杆（4）和液压系统（8）连接的竖摇杆（71）、横摇杆（72）、输出摇杆（73）组成一个四连杆机构，使竖摇杆（71）、横摇杆（72）、输出摇杆（73）被获能浮子（6）驱动而做往复摆动；横摇杆（72）一端与竖摇杆（71）的中部铰接，横摇杆（72）的另一端与导管架主弦杆（4）铰接；获能浮子（6）连接竖摇杆（71）的下端；竖摇杆（71）的上端和输出摇杆（73）的一端铰接连接，输出摇杆（73）的另一端与液压系统（8）连接。

5.如权利要求1所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，液压系统（8）和膨胀发电机系统（2）设置在风机塔筒（1）的外部，压力媒介内能交换装置（10）设置在风机塔筒（1）的内部，输送管道（9）穿过风机塔筒（1）连接压力媒介内能交换装置（10），压力媒介内能交换装置（10）的输出端通过输送管道（9）连接存储管道（13）或/和膨胀发电机系统（2）。

6.如权利要求3所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，每个导管架主弦杆（4）内布置的存储管道（13）至少为两个，且每个存储管道（13）的输出的输送管道（9）和输入的输送管道（9）相互独立。

7.如权利要求6所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，存储管道（13）与导管架主弦杆（4）通过环板（14）连接，间隔设置使相邻的环板（14）之间留有间隙；环板（14）的内壁与存储管道（13）的外壁相连，环板（14）的外壁与导管架主弦杆（4）的外壁平齐，导管架主弦杆（4）的一端留有与环板（14）相邻的间隙匹配的凸起，使两个导管架主弦杆（4）通过环板（14）衔接后连接紧密。

8.如权利要求1-7任一所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，压力媒介内能交换装置（10）上设置有减振装置；导管架主弦杆（4）与存储管道（13）之间设置有孔隙，且空隙内充填海水；液压系统（8）和膨胀发电机系统（2）设置在集装箱内；风力发电模块和膨胀发电机系统（2）输出的电能经过并网变流器输出并入风机内部的交流母线；风机塔筒（1）设置在平台（3）上，平台（3）的下方设置导管架主弦杆（4）用于支撑平台（3），导管架主弦杆（4）上设置有导管架叉撑（5）；膨胀发电机系统（2）包括有膨胀装置和发电机；一次压力媒介为气体或者液体，二次压力媒介为气体；液压系统（8）包括活塞、缸体、阀门，摆动运动使活塞在气压缸或液压缸体内产生压力，对一次压力媒介做功，并输出一次压力媒介。

9.如权利要求1-7任一所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，压力媒介内能交换装置（10）包括液压马达和空压机，液压马达用于将液压能转化为机械运动，机械运动包括旋转运动；空压机用于机械能转化为气体内能，机械运动驱动空压机的机械结构对二次压力媒介做功，二次压力媒介内能增加。

10.如权利要求4或5或7任一所述的一种海上风电导管架基础的波浪能捕获及储能系统，其特征在于，导管架主弦杆（4）的内腔用于存储二次压力媒介；储能系统包括压力媒介存储容器；平台（3）在导管架主弦杆（4）的顶部位置设置主弦杆顶部孔（11），用于输送管道（9）连接存储管道（13），存储管道（13）布设在导管架主弦杆（4）的内部。