CN201874739U - 风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置 - Google Patents

风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型属于机电技术领域,涉及一种多功能的集风力、海浪、海涌、太阳能一体的发电系统,是目前再生能源得到充分利用的系统发电工程,属新兴绿色能源产业。为提供一种发电装置,尽可能的全面的利用到海洋上一切力量,风,太阳,海浪,海涌尽可能多的利用海洋带给我们能量进行发电;从而实现海洋对人类的贡献。提供一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置;它应用在海床上,由一海涌发电机构、海浪发电机构、风力发电系统和太阳能发电系统构成;海涌发电机构通过混凝土灌注的沉箱固定在水平面以下;海浪发电机构通过立柱固定在海浪平面上;风力发电系统也通过立柱固定在海浪发电机构的之上;太阳能发电系统,位于风力发电系统笼顶平台上。

Description

风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置
技术领域
[0001] 本实用新型属于机电技术领域,涉及一种多功能的集风力、海浪、海涌、太阳能一 体的发电系统,是目前再生能源得到充分利用的系统发电工程,属新兴绿色能源产业。
背景技术
[0002] 在为们的日常生活中,使用大量的电能,目前传统发电机采用产生污染、高排碳的 燃料燃烧,以及危险的核能,据普遍估计,全球所用的石油、煤炭至2050年将开采殆尽,如 果不能得到其所使用的能源,将引起全球危机。
[0003] 新能源的开发利用呈加速态势,新能源发电得到国家政策的鼓励和扶持,投资前 景良好。
[0004] 地球表面的71%是海洋,海洋蕴藏着巨大能量。太阳注入地球表面的能量换算为 电功率约为10的13次方KW,其中约2/3为海洋能源。原因是地球和月球或太阳之间相对 的天体运动和相互作用而引起海洋的潮流、潮汐以及气流,气流的运动形成风力,又引起波 浪、波流从而形成一定的动能和势能。风力发电是较容易获得的清洁能源,风能是全球分布 最广泛、蕴藏量最丰富、能量最巨大的可再生能源;而在海面上仅利用到风是显然是不足以 我们利用的。
[0005] 现有的技术所使用的风力发电设备对风速要求较高,在低风速和高风速的状态下 均不能正常发电,特别是在高风速的情况下,不但不能发电,还会对发电设备的安全造成 影响。所以通常的风电设备年发电量在2000小时左右。现在已经成型的水平轴以及垂直轴 风力发电机系统,单机造价居高不下,进口产品每千瓦时的造价都在8000-10000人民币, 国产的也要5000人民币以上。这些产品稳定性不够,维护成本高,综合发电成本都高于煤 电的成本。作为一种清洁能源,要部分取代煤电,那么它不但要碳排放上面需要有优势,在 综合发电成本上必须与煤电持平,或低于煤电。不能做到这一点,将影响风力发电行业大规 模的市场化运作。当前,社会急需一种将风力风电设备领域造价高、大型化、启动风速区间 窄、稳定性差、维护成本高等技术难题一并解决的低成本风力发电技术,此技术能一并满足 上述条件,能将海上风能这一自然资源充分利用。
[0006] 现有的风力发电机、风力驱动机构、变速箱和发电机组组成,其中:风力驱动机构 由转轴固定在转轴上三对帆杆和安装在帆杆上的帆及转动齿轮组成;每对帆中,左右两侧 的帆安装方向相反,一侧正好为迎风反面,转轴随着力大的方向旋转,旋转的转轴通过转动 齿轮。使得转动磨擦力产生额外损耗并导致转轴老化,使得风机在低风速环境下无法启动。
[0007] 那么既然地球表面的71%是海洋,海洋蕴藏着巨大能量。那么我们除了去发现海 洋深处的奥秘以外,还要充分的利用海洋带给我们的无限能量,那么到底要怎么利用呢? 没有除了去开发一些旅游外,世界各国还没有充分的利用其能量。
发明内容
[0008] 本实用新型的发明目的是:提供一种发电装置,它尽可能的全面的利用到海洋上一切力量,风,太阳,海浪,海涌尽可能多的利用海洋带给我们能量进行发电;从而实现海洋 对人类的贡献。
[0009] 为完成上述发明目的,本实用新型是这样实现的:一种风力、海浪、海涌、太阳能四 合一发电装置;它应用在海床上,由一海涌发电机构、海浪发电机构、风力发电系统和太阳 能发电系统构成;
[0010] 所述的海涌发电机构通过混凝土灌注的沉箱固定在水平面以下;
[0011] 所述的海浪发电机构通过立柱固定在海浪平面上;
[0012] 所述的风力发电系统也通过立柱固定在海浪发电机构之上;
[0013] 所述的太阳能发电系统,位于风力发电系统笼顶平台上。
[0014] 本方案根据海洋本身的不同位置,配置相应的装置,分别各自利用;从而全面开发 了海洋能源;为人类的电力发展分别作出了具大的贡献。
[0015] 对上述技术方案作进一步的改进,所述的混凝土沉箱为圆柱状置于海底,与五根 水泥钢桩柱浇铸于一体。
[0016] 目前研制海上风力发电的主要问题之一是较高的成本,主要是用于设备的底座和 与土地连接结构的成本较高。本方案与传统方案相结合,通过混凝土沉箱与五根水泥钢桩 柱浇铸于一体的稳固结构去改进目前海上风力发电的高额成本。
[0017] 对上述技术方案作进一步的细化,所述海涌发电机构由一浮箱、一大型活塞压缩 机、中央储气筒及气轮发电机组组成,所述的浮箱浮于海面,依海底沉箱上端五根立柱,随 海涌涨落上、下运动;浮箱固定连接沉箱内活塞压缩机的活塞轴,浮箱随海涌上、下涨落带 动活塞杆作上、下运动,产生高压气;所述活塞压缩机、中央储气筒与气轮发电机通过管路 相连接,中央储气筒集中气压能,再释放高压气体,推动气轮发电机组发电。
[0018] 利用海涌产生水位的高低来带去活塞,产生高压气体进页带动气轮发电机发电; 其构思巧妙,结构灵活。
[0019] 对上述技术方案作进一步的细化,所述的海浪发电机构是由集浪板、竖轴转叶式 桨叶和发电机组组成;所述的集浪板设于浮箱上,竖轴转叶式桨叶设于集浪板的中央部位, 由浪风推动桨叶旋转伞形齿轮带动发电机组发电。
[0020] 本技术方案利用海浪的拍打,将其力量汇集后,传给竖轴转叶式桨叶,进而带动发 电机发电。
[0021] 对上述技术方案作进一步的细化,风力发电系统位于海浪发电系统上方,由集风 墙、导风口、竖轴叶轮和发电机组成;所述集风墙围在竖轴叶轮周围;发电机位于竖轴叶轮 的轴内,通过竖轴叶轮的转动带动发电机运动。
[0022] 本技术方案通过集风墙,将海洋上的风导入到竖轴轮上,使之转动,带动发电机进 行转动。
[0023] 对上述技术方案作进一步的细化,所述的太阳能发电系统位于风力发电系统顶部 的平台上,所述的太阳能发电系统包括光伏电池模组、蓄电器、变流器,所述太阳光经光伏 电池模组转化成电能,经蓄电器、变流器转化成整个发电装置的设备所需动能。
[0024] 在无际的海洋里了,除了潮涌能,风能,浪能,还有一个很大的能量那就是太阳能; 在无际的海洋中,太阳没有任何物品阻挡,因此其能量也是最大的。因此,在风力发电系统 顶部的平台上设置一个太阳能发电装置。[0025] 对上述技术方案作进一步的细化,所述的集浪板是由磁浮轴承支起在浮箱上;所 述的集浪板为五副,分别均勻的分布在竖轴转叶式桨叶周围。
[0026] 本方案是通过多角度,多方位的捕捉海浪的来源,从而最大限度的为其利用;因此 本方案中采用了五副集浪板;从不同方位将浪花进行集中。
[0027] 对上述技术方案作进一步的细化,所述的集风墙为鼠笼式72度进排系统,鼠笼式 72度进排系统为通过液压装置可开启风屏、调整角度的双弧多段集风墙。
[0028] 通过 上述方案,将最大限度的聚集来风;进而给发电机带来最大的风能。
[0029] 对上述技术方案作进一步的细化,所述的水底沉箱内还设有配电系统、减压仓、排 水室和空气过滤室。
[0030] 对上述技术方案作进一步的细化,所述的活塞轴至少由二节内外轴组成,外轴上 设有锁紧系统,用于内外轴的锁定,所述的锁紧系统由中央控制室的电脑控制,安装程序对 所述的浮箱于海平面进行自动控制,对活塞轴松启、锁紧。
[0031] 本方案通过多节活塞实现应对海洋的潮起潮落;只有通过这种结构才能充分适 应海洋中这种多变的环境。
[0032] 对上述技术方案作进一步的改进,所述浮箱内设有注排水装置,用于控制海浪发 电系统所述的平台底部以及浮箱,相对保持于海平面。一方面用于托起集浪板,另一方面控 制其与海平面的相对位置。
[0033] 对上述技术方案作进一步的改进,在该装置的最顶端还设有一综合控制塔,综合 控制塔为整个发电装置的控制枢纽;该综合控制塔由太阳能发电系统供电。
[0034] 该发电装置经逆变后的电源由海底电缆与陆上电网并网连接。
附图说明
[0035] 图1为本实用新型的整体结构示意图。
[0036] 图2为本实用新型的整体结构剖视图。
[0037] 图3为海涌发电机构的剖视图。
[0038] 图4为海浪发电机构的剖视图。
[0039] 图5为风力发电系统的剖视图。
[0040] 图6为太阳能发电系统的剖视图。
具体实施方式
[0041] 为了更进一步的描述本实用新型专利的结构与功能,下面结合附图做进一步的阐 述。
[0042] 如图所示,它是由一海涌发电机构1、海浪发电机构2、风力发电系统3和太阳能发 电系统4构成。
[0043] 所述的海涌发电机构1通过混凝土灌注的沉箱11固定在水平面以下,所述的海 浪发电机构2通过立柱6固定在海浪平面上,所述的风力发电系统3也通过立柱6固定在 海浪发电机构2的之上;所述的太阳能发电系统4,位于风力发电系统3笼顶平台上。
[0044] 海涌发电机机构1,穿过水底的混凝土沉箱11,所述的混凝土沉箱11为圆柱状置 于海底,与五根水泥钢桩柱浇铸于一体,混凝土沉箱11内设有中空腔12,空腔12环绕在混凝土沉箱11内;与活塞压缩机13的气缸131相通。所述海涌发电机构由一浮箱14、一大 型活塞压缩机13、中央储气筒15及气轮发电机组16组成,所述的浮箱14浮于海面,位于海 底沉箱11上端五根立柱6四周,随海涌涨落上、下运动;浮箱14固定连接沉箱11内活塞压 缩机13的活塞轴132,浮箱随海涌上、下涨落带动活塞杆作上、下 运动,产生高压气;所述活 塞压缩机13、中央储气筒15置于空腔12内与气轮发电机16管路相连接,中央储气筒15集 中气压能,再释放高压气体,推动气轮发电机组16发电。在浮箱14内还设有注排水装置, 用于控制海浪发电系统2所述的平台底部以及浮箱14,相对保持于海平面。
[0045] 海浪发电机构2,设置于浮箱11上部的浮动平台上,所述的浮动平台底部以及浮 箱11与海面相贴靠,所述的海浪发电机构2由集浪板21、竖轴转叶式桨叶22和发电机组 23组成,所述集浪板21创分为五组,均勻的围设于浮动平台24上,竖轴转叶式桨叶22设于 五组集浪板21的中央部位,集浪板21集中的浪花有方向的推动竖轴转叶式桨叶22旋转伞 形齿轮带动发电机组23发电。
[0046] 风力发电系统3,位于海浪发电系统2上方的五根立柱6顶部的平台层上,由五组 集风墙31、导风口 32、竖轴叶轮33和发电机组34组成,所述的五组集风墙31为鼠笼式度 进排系统,鼠笼式度进排系统为通过液压装置可开启风屏、调整角度的双弧多段集风墙,所 述五组集风墙31的上部为笼顶平台;所述竖轴叶轮33通过伞形齿轮带动发电机组34,所 述的发电机组34位于集风墙31上笼顶平台的液压中心。
[0047] 一太阳能发电系统4,位于风力发电系统3笼顶平台上,所述的太阳能发电系统4 包括光伏电池模组、蓄电器、变流器,所述太阳光经光伏电池模组转化成电能,经蓄电器、变 流器转化成整个发电装置的设备所需动能。
[0048] 在工作时,当有潮涌时,在长潮时,海平面的水位升高,浮箱14也随之上升高,从 而带动大型活塞压缩机的活塞上升,当潮水退去,浮箱也随之上下沉;从而使活塞下压,这 样潮涨潮落;带动活塞杆作上、下运动,产生高压气;进而通过气包,产生气压流动,推动气 轮发电机组发电。
[0049] 俗话说,在海洋上是无风三尺浪,浪在海洋里是最大的资源,我们利用浮箱内设有 注排水装置,控制海浪发电系统相对保持于海平面的位置;进一步的利用集浪板去收集海 浪涌来的力量;当海浪朝着集浪板涌来时,集浪板打开,让海浪流进集浪板内部;通过转向 筒调整浪头,朝着同一方向向竖轴转叶式桨叶涌来,从而推动竖轴转叶式桨叶;带动发电机 组发电。
[0050] 海洋上的风也是巨大的,我们利用鼠笼式72度进排系统的集风墙将风集中后向 竖轴叶轮吹来,从而转动发电机运动。
[0051] 太阳能发电系统在整个装置位于最顶端,他利用太阳能,给整个发电装置的设备 所需动能。

Claims (13)

1. 一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置;它应用在海床上,其特征在于:它是 由一海涌发电机构、海浪发电机构、风力发电系统和太阳能发电系统构成;所述的海涌发电机构通过混凝土灌注的沉箱固定在水平面以下;所述的海浪发电机构通过立柱固定在海浪平面上;所述的风力发电系统也通过立柱固定在海浪发电机构之上;所述的太阳能发电系统,位于风力发电系统笼顶平台上。
2.根据权利要求1所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于: 所述的混凝土沉箱为圆柱状置于海底,与五根水泥钢桩柱浇铸于一体。
3.根据权利要求1所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于: 所述海涌发电机构由一浮箱、一大型活塞压缩机、中央储气筒及气轮发电机组组成,所述的 浮箱浮于海面,依海底沉箱上端五根立柱,随海涌涨落上、下运动;浮箱固定连接沉箱内活 塞压缩机的活塞轴,浮箱随海涌上、下涨落带动活塞杆作上、下运动,产生高压气;所述活塞 压缩机、中央储气筒与气轮发电机通过管路相连接,中央储气筒集中气压能,再释放高压气 体,推动气轮发电机组发电。
4.根据权利要求3所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于: 所述的海浪发电机构是由集浪板、竖轴转叶式桨叶和发电机组组成;所述的集浪板设于浮 箱上,竖轴转叶式桨叶设于集浪板的中央部位,由浪风推动桨叶旋转伞形齿轮带动发电机 组发电。
5.根据权利要求4所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于: 风力发电系统位于海浪发电系统上方,由集风墙、导风口、竖轴叶轮和发电机组成;所述集 风墙围在竖轴叶轮周围;发电机位于竖轴叶轮的轴内,通过竖轴叶轮的转动带动发电机运动。
6.根据权利要求5或1所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在 于:所述的太阳能发电系统位于风力发电系统顶部的平台上,所述的太阳能发电系统包括 光伏电池模组、蓄电器、变流器,所述太阳光经光伏电池模组转化成电能,经蓄电器、变流器 转化成整个发电装置的设备所需动能。
7.根据权利要求4所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于: 所述的集浪板是由磁浮轴承支起在浮箱上;所述的集浪板为五副,分别均勻的分布在竖轴 转叶式桨叶周围。
8.根据权利要求5所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于: 所述的集风墙为鼠笼式72度进排系统,鼠笼式72度进排系统为通过液压装置可开启风屏、 调整角度的双弧多段集风墙。
9.根据权利要求3所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于: 所述的水底沉箱内还设有配电系统、减压仓、排水室和空气过滤室。
10.根据权利要求3所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在 于:所述的活塞轴至少由二节内外轴组成,外轴上设有锁紧系统,用于内外轴的锁定,所述 的锁紧系统由中央控制室的电脑控制,安装程序对所述的浮箱于海平面进行自动控制,对 活塞轴松启、锁紧。
11.根据权利要求4所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在于:所述浮箱内设有注排水装置,用于控制海浪发电系统所述的平台底部以及浮箱,相对保 持于海平面。
12.根据权利要求1所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在 于:在该装置的最顶端还设有一综合控制塔,综合控制塔为整个发电装置的控制枢纽;该 综合控制塔由太阳能发电系统供电。
13.根据权利要求1所述的一种风力、海浪、海涌、太阳能四合一发电装置,其特征在 于:该发电装置经逆变后的电源由海底电缆与陆上电网并网连接。
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