CN118188331B - 一种海上风力潮流能组合式互补发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，包括多个基座和固定连接于基座上侧的电机组，多个基座延伸有连接杆，使得多个基座之间通过连接杆互相固定连接，并在多个基座中部形成有浮台，浮台固定连接有风力发电机；电机组从基座内部贯穿并向下侧延伸，延伸出固定连接有回转轴承，回转轴承固定连接有偏向支架，偏向支架固定连接有潮流发电机，使得在电机组的带动下，潮流发电机可跟随偏向支架转动，去匹配潮流的方向，以保证增大发电量；偏向支架下侧固定连接有多条锚缆，用于对基座和偏向支架进行固定。

Description

一种海上风力潮流能组合式互补发电装置

技术领域

本发明涉及发电领域，具体为一种海上风力潮流能组合式互补发电装置。

背景技术

海上清洁能源的开发是国家重大发展战略要求，也是未来寻求清洁能源开发的主要方向，随着陆上清洁能源(风电和光电)的日趋饱和，广阔的海域拥有充足的风能和潮流能尚在待开发状态。现有的单一式风电平台，无法多平台下的潮流能进行开发利用，导致资源利用率较低，当强大的海风吹向风电平台时，容易桨叶转速过快，而风电平台本身控制桨叶转速的系统在海风长时间的吹动下，容易引起零部件的损坏，导致使用寿命降低，加之由于风电平台远离大陆，难以有效的去对风电平台实施保护措施，也会增加日常维护的成本，为此本发明提供了一种海上风力潮流能组合式互补发电装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，包括多个基座和固定连接于基座上侧的电机组，多个基座延伸有连接杆，使得多个基座之间通过连接杆互相固定连接，并在多个基座中部形成有浮台，浮台固定连接有风力发电机；电机组从基座内部贯穿并向下侧延伸，延伸出固定连接有回转轴承，回转轴承固定连接有偏向支架，偏向支架固定连接有潮流发电机，使得在电机组的带动下，潮流发电机可跟随偏向支架转动，去匹配潮流的方向，以保证增大发电量；偏向支架下侧固定连接有多条锚缆，用于对基座和偏向支架进行固定。

优选的，沿多个基座外周固定连接有封闭环，沿封闭环的外侧固定连接有多个浮座，浮座上侧安装有防护装置，防护装置包括顺风结构、弱风结构和支撑结构；顺风结构固定安装于浮座远离封闭环的一端，以引导海风吹向弱风结构，弱风结构安装于浮座中部，支撑结构固定安装于浮座靠近封闭环的一端，并与弱风结构靠近封闭环的一侧固定连接。

优选的，弱风结构包括多个滑动连接的挡风组件，挡风组件插入浮座内，靠近封闭环的设为第一挡风组件，靠近顺风结构的设为第三挡风组件以及位于第一挡风组件和第二挡风组件中部的不少于一个的第二挡风组件，第一挡风组件固定连接于浮座。

优选的，第三挡风组件远离顺风结构的一侧固定连接有中空的滑动桶,同时底部向封闭环方向延伸有一对沿滑动桶对称分布的限位板一，限位板一中部镂空。

优选的，第一挡风组件顶部朝顺风结构方向延伸有限位板二，限位板二端部向下延伸有插入板，用于插入限位板一镂空处，第一挡风组件朝向顺风结构一侧的中部固定连接有滑动杆，用于插入滑动桶内用于上下滑动。

优选的，第二挡风组件靠近顺风结构的一侧固定连接滑动杆和限位板二，靠近封闭环的一侧固定连接滑动桶和限位板一，使得相邻的挡风组件通过滑动杆和滑动桶的配合滑动，通过限位板一和限位板二的配合，限制滑动距离。

优选的，第三挡风组件顶部固定连接有呈S型的逆风部，逆风部靠近顺风结构一侧向上凹，以对吹向封闭环的海风形成对抗，借助风力使得第三挡风组件向上移动，从而带动第二挡风组件和第一挡风组件向上移动，形成阻风的屏障，以减弱风力。

优选的，挡风组件包括多个竖向排列的开口朝下的U型挡风框、一对支撑杆和对应挡风框的挡风布，一对支撑杆贯穿并固定连接多个挡风框两侧；挡风框U型中部向下延伸有多个塑形杆，挡风布绷紧固定连接于挡风框U型中部的两侧，并与塑形杆固定连接，使得挡风框中部形成腔体；挡风框底部固定连接有塑形条，塑形条朝封闭环方向倾斜；远离封闭环的一侧的挡风布开设有多个气孔。

优选的，顺风结构包括支撑板和倾斜的引导板，支撑板底端固定连接浮座，顶端固定连接引导板，引导板远离封闭环的端部固定连接浮座；海风通过引导板吹向逆风部下侧，以对逆风部形成向上的推力。

优选的，支撑结构包括不少于一个伸缩杆，以及对应的推动缸；伸缩杆一端转动连接于浮座底部，另一端固定连接于逆风部靠近封闭环的侧面，推动缸固定连接于浮座，并位于伸缩杆下侧，推动缸的驱动端用于抵接伸缩杆与浮座转动的部分。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过基座上安装风力发电机，基座下安装潮流发电机，以此提高对海上资源的利用，同时为适应不同的潮流方向，通过电机组带动偏向支架转动，可调节潮流发电机的朝向，保证最大程度的增大发电量；通过锚缆固定基座，形成一个基于基座的发电平台，实现了风能和潮汐能的高效转化利用，开拓了海上清洁能源综合利用新方法。

通过顺风结构、支撑结构和弱风结构的配合，形成一个减弱风力的屏障，以此降低了海风吹向风力发电机的风速，对风力发电机形成保护，也减轻海风对风力发电机的伤害，降低维护成本；

挡风组件之间滑动连接，可以根据挡风组件的数量自由调节挡风组件向上移动形成的屏障的高度，以适应不同高度的风力发电机，支撑杆和滑动桶对挡风组件进行固定，防止被海风吹变形，同时滑动桶也是挡风组件之间滑动的通道，保证相邻的挡风逐渐之间不脱离；

挡风框、塑形杆、挡风布和塑形条的配合，可以大大减轻挡风组件的重量，有利于挡风组件向上滑动，挡风布开设的气孔也有利用将部分海风通过挡风框底部流出，降低挡风组件整体感受到的风力压。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为防护装置与浮座连接处结构示意图；

图3为本发明弱风结构中第三挡风组件向上滑动时结构示意图；

图4为本发明限位板二的插入板插入限位板一镂空处的截面图；

图5为本发明多个挡风组件拆解结构背面示意图；

图6为本发明多个挡风组件拆解结构正面示意图；

图7为本发明挡风框与挡风布连接处结构剖面图；

图8为挡风框底部结构示意图；

图9为挡风框与挡风布连接处结构示意图。

图中：1基座，2电机组，3风力发电机，4偏向支架，5潮流发电机，6锚缆，7封闭环，71浮座，8防护装置，81顺风结构，811支撑板，812引导板，82弱风结构，821挡风组件，83支撑结构，831伸缩杆，832推动缸，841第一挡风组件，842第二挡风组件，843第三挡风组件，85滑动桶，851挡风框，8511塑形杆，852支撑杆，853挡风布，854塑形条，86限位板一，87限位板二，88滑动杆，89逆风部。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，包括多个基座1和固定连接于基座1上侧的电机组2，电机组2包括电机和减速齿轮箱；基座1优选3个，多个基座1延伸有连接杆，多个基座1通过连接杆互相固定连接，使得在多个基座1中部形成有浮台，浮台固定连接有风力发电机3，风力发电机3内部包括完整的变桨偏航系统和风力发电系统；电机组2贯穿基座1向下侧延伸，延伸出固定连接有回转轴承，回转轴承固定连接有偏向支架4，偏向支架4固定连接有潮流发电机5，使得在电机组2的带动下，潮流发电机5可跟随偏向支架4转动，去匹配潮流的方向，以保证最大程度增大发电量；偏向支架4下侧固定连接有多条锚缆6，优选3条，用于对基座1和偏向支架4进行固定定位。

请参阅图2，沿多个基座1外周固定连接有封闭环7，封闭环7可以是矩形，也可以是圆形或其他形状，本实施例以矩形为例，沿封闭环7的外侧固定连接有多个浮座71，浮座71上侧安装有防护装置8，防护装置8包括顺风结构81、弱风结构82和支撑结构83；顺风结构81固定安装于浮座71远离封闭环7的一端，弱风结构82安装于浮座71中部，支撑结构83固定安装于浮座71靠近封闭环7的一端，并与弱风结构82靠近封闭环7的一侧固定连接；使得海风朝封闭环7方向吹时，经过顺风结构81的引导，吹向弱风结构82顶部的下侧，在弱风结构82与支撑结构83的配合下，使得弱风结构82向上移动，对海风形成部分阻挡，从而弱化吹向风力发电机3的海风的风速，以延长风力发电机3的使用寿命，降低零部件的损耗；防护装置8优选2个，位于风力发电机3的径向两侧。

如图2-6所示，弱风结构82包括多个滑动连接的挡风组件821，挡风组件821插入浮座71内，靠近封闭环7的设为第一挡风组件841，靠近顺风结构81的设为第三挡风组件843以及位于第一挡风组件841和第二挡风组件843中部的不少于一个的第二挡风组件842，第一挡风组件841固定连接于浮座71；

第三挡风组件843远离顺风结构81的一侧固定连接有中空的滑动桶85,同时第三挡风组件843底部向封闭环7方向延伸有一对沿滑动桶85对称分布的限位板一86，限位板一86中部镂空；第一挡风组件841顶部朝顺风结构81方向延伸有限位板二87，限位板二87端部向下延伸有插入板，用于插入限位板一86镂空处，第一挡风组件841朝向顺风结构81一侧的中部固定连接有滑动杆88，用于插入滑动桶85内用于上下滑动；第二挡风组件842靠近顺风结构81的一侧固定连接滑动杆88和限位板二87，靠近封闭环7的一侧固定连接滑动桶85和限位板一86，使得相邻的挡风组件821可以通过滑动杆88和滑动桶85的配合上下滑动，并通过限位板一86和限位板二87的配合，限制滑动距离；第三挡风组件843顶部固定连接有呈S型的逆风部89，逆风部89靠近顺风结构81一侧向上凹，靠近封闭环7的一侧向下凹，从而使得对吹向封闭环7的海风形成对抗，借助风力使得第三挡风组件843向上移动，从而带动第二挡风组件842和第一挡风组件841向上移动，形成一个阻风的屏障，以减弱风力，降低风力对风力发电机3的损坏。

如图6-9所示，挡风组件821包括多个竖向排列的挡风框851、一对支撑杆852和对应挡风框851的挡风布853，一对支撑杆852贯穿多个挡风框851两侧，并固定连接；挡风框851呈开口朝下的U型，U型中部向下延伸有多个塑形杆8511，挡风布853绷紧固定连接于挡风框852U型中部的两侧，并与塑形杆8511固定连接，使得挡风框851中部形成腔体，以保证挡风组件821形状不变，挡风框851底部固定连接有塑形条854，塑形条854朝封闭环7方向倾斜，即能保证挡风布853形状不变，同时也能避免海风从挡风布853底部吹入腔体内；远离封闭环7的一侧的挡风布853开设有多个气孔，使得部分海风从气孔进入腔体内，并从挡风框851底部泄出，以降低挡风组件821承受的海风的压力；挡风框851和支撑杆852优选合金材质，以提高材料的强度和韧性，避免在阻风过程中变形，挡风布853优选聚酯纤维、涂层布料等强度和韧性以及耐磨和耐候性较高的材质，以承受更大的风力，使用挡风布853还可以减轻挡风组件821整体的重量，为支撑结构83减轻压力。

如图2-3所示，顺风结构81包括支撑板811和倾斜的引导板812，支撑板811底端固定连接浮座71，顶端固定连接引导板812，引导板812远离封闭环7的一端固定连接浮座71；使得海风通过引导板812吹向逆风部89下侧，一对逆风部89形成向上的推力，同时还能阻挡海风直接吹向挡风组件821底部，影响稳定性。

支撑结构83包括不少于一个伸缩杆831，以及对应的推动缸832；伸缩杆831一端转动连接于浮座71底部，作为转动端，另一端固定连接于逆风部89靠近封闭环7的侧面，作为固定端，推动缸832固定连接于浮座71，并位于伸缩杆831下侧，推动缸832的驱动端用于抵接伸缩杆831与浮座71转动的部分，通过推动缸832推动伸缩杆831朝封闭环7方向转动，辅助挡风组件821向上移动，反之挡风组件821向下移动，同时推动杆831用于限定挡风组件821的位置，避免挡风组件821左右滑动，导致无法落入浮座71上。

工作原理：在风力发电机3承受的风力范围内，风力发电机3通过转动进行发电，同时位于海面之下的潮流发电机5在潮流的冲刷下转动并进行发电，当潮流改变方向时，电机组2带动偏向支架4和潮流发电机5跟随潮流的方向转动，以最大程度的利用潮流发电。

当海风增大到超过风力发电机3可承受的范围时，最先受到海风冲击的顺风结构81的引导板812引导海风朝逆风部89的下侧吹动，以此对逆风部89形成向上的推动力，当风力达到一定程度时，使得第三挡风组件843沿滑动杆88轴向向上移动，当相邻的第二挡风组件842顶部的限位板二87延伸的插入板插入第三档风组件843底部的限位板一86的镂空处时，开始带动相邻的第二挡风组件842向上移动，以此类推，当第二挡风组件842为多个时，相邻的第二挡风组件842以此向上移动，直至第二挡风组件842的限位板一86与与相邻的第一挡风组件841顶部的插入板插接，挡风组件821不再向上移动，滑动桶88位于挡风组件821的中部，可以对挡风组件821的结构起到强化稳定结构的作用，同时随着挡风组件821的向上移动，会带动伸缩杆821固定端朝封闭环7方向转动，使得伸缩杆821逐渐展开推动缸832的驱动端也跟随伸缩杆821的转动端伸出以进行抵接，以此提高挡风组件821的稳定性，避免挡风组件821过于晃动，降低阻风效果，同时推动缸832也可以配合海风辅助挡风组件821上升，推动缸832对伸缩杆831的转动端适当增加一些抵接力，使得挡风组件821上升更容易一些；同时引导板812也对第一挡风组件841起保护作用，避免海风直吹第一挡风组件841；

海风吹倒挡风布853时，一部分风被挡风布853阻挡，另一部分通过气孔进入腔体内，并经挡风框851底部流出，以分担风力对挡风布853带来的压力。

当海风减弱到风力发电机3可承受的范围内，挡风组件821开始下降，同时带动伸缩杆831收缩，推动缸832的驱动端也开始收缩，挡风组件821下降过程中，伸缩杆831对第三挡风组件843的支撑，也有助于挡风组件821落到上升之前的位置。

第二挡风组件842的数量可以根据风力发电机3承受的风力范围进行调整，第二挡风组件842数量越多，重量越轻，越容易被海风吹起，反之数量越少，重量增加，需要更大风速的海风吹起。

Claims (8)

1.一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：包括多个基座（1）和固定连接于基座（1）上侧的电机组（2），多个基座（1）延伸有连接杆，使得多个基座（1）之间通过连接杆互相固定连接，并在多个基座（1）中部形成有浮台，浮台固定连接有风力发电机（3）；电机组（2）从基座（1）内部贯穿并向下侧延伸，延伸出固定连接有回转轴承，回转轴承固定连接有偏向支架（4），偏向支架（4）固定连接有潮流发电机（5），使得在电机组（2）的带动下，潮流发电机（5）可跟随偏向支架（4）转动，去匹配潮流的方向，以保证增大发电量；偏向支架（4）下侧固定连接有多条锚缆（6），用于对基座（1）和偏向支架（4）进行固定；

沿多个基座（1）外周固定连接有封闭环（7），沿封闭环（7）的外侧固定连接有多个浮座（71），浮座（71）上侧安装有防护装置（8），防护装置（8）包括顺风结构（81）、弱风结构（82）和支撑结构（83）；顺风结构（81）固定安装于浮座（71）远离封闭环（7）的一端，以引导海风吹向弱风结构（82），弱风结构（82）安装于浮座（71）中部，支撑结构（83）固定安装于浮座（71）靠近封闭环（7）的一端，并与弱风结构（82）靠近封闭环（7）的一侧固定连接；

弱风结构（82）包括多个滑动连接的挡风组件（821），挡风组件（821）插入浮座（71）内，靠近封闭环（7）的设为第一挡风组件（841），靠近顺风结构（81）的设为第三挡风组件（843）以及位于第一挡风组件（841）和第三挡风组件（843）中部的不少于一个的第二挡风组件（842），第一挡风组件（841）固定连接于浮座（71）。

2.根据权利要求1所述的一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：第三挡风组件（843）远离顺风结构（81）的一侧固定连接有中空的滑动桶（85）,同时底部向封闭环（7）方向延伸有一对沿滑动桶（85）对称分布的限位板一（86），限位板一（86）中部镂空。

3.根据权利要求2所述的一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：第一挡风组件（841）顶部朝顺风结构（81）方向延伸有限位板二（87），限位板二（87）端部向下延伸有插入板，用于插入限位板一（86）镂空处，第一挡风组件（841）朝向顺风结构（81）一侧的中部固定连接有滑动杆（88），用于插入滑动桶（85）内用于上下滑动。

4.根据权利要求3所述的一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：第二挡风组件（842）靠近顺风结构（81）的一侧固定连接滑动杆（88）和限位板二（87），靠近封闭环（7）的一侧固定连接滑动桶（85）和限位板一（86），使得相邻的挡风组件（821）通过滑动杆（88）和滑动桶（85）的配合滑动，通过限位板一（86）和限位板二（87）的配合，限制滑动距离。

5.根据权利要求4所述的一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：第三挡风组件（843）顶部固定连接有呈S型的逆风部（89），逆风部（89）靠近顺风结构（81）一侧向上凹，以对吹向封闭环（7）的海风形成对抗，借助风力使得第三挡风组件（843）向上移动，从而带动第二挡风组件（842）和第一挡风组件（841）向上移动，形成阻风的屏障，以减弱风力。

6.根据权利要求1所述的一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：挡风组件（821）包括多个竖向排列的开口朝下的U型挡风框（851）、一对支撑杆（852）和对应挡风框（851）的挡风布（853），一对支撑杆（852）贯穿并固定连接多个挡风框（851）两侧；挡风框（851）U型中部向下延伸有多个塑形杆（8511），挡风布（853）绷紧固定连接于挡风框（851）U型中部的两侧，并与塑形杆（8511）固定连接，使得挡风框（851）中部形成腔体；挡风框（851）底部固定连接有塑形条（854），塑形条（854）朝封闭环（7）方向倾斜；远离封闭环（7）的一侧的挡风布（853）开设有多个气孔。

7.根据权利要求5所述的一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：顺风结构（81）包括支撑板（811）和倾斜的引导板（812），支撑板（811）底端固定连接浮座（71），顶端固定连接引导板（812），引导板（812）远离封闭环（7）的端部固定连接浮座（71）；海风通过引导板（812）吹向逆风部（89）下侧，以对逆风部（89）形成向上的推力。

8.根据权利要求5所述的一种海上风力潮流能组合式互补发电装置，其特征在于：支撑结构（83）包括不少于一个伸缩杆（831），以及对应的推动缸（832）；伸缩杆（831）一端转动连接于浮座（71）底部，另一端固定连接于逆风部（89）靠近封闭环（7）的侧面，推动缸（832）固定连接于浮座（71），并位于伸缩杆（831）下侧，推动缸（832）的驱动端用于抵接伸缩杆（831）与浮座（71）转动的部分。