CN202250629U - 风力潮流互补的海上发电系统 - Google Patents

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胡永生
保罗·卡特
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Abstract

本实用新型公开了一种风力潮流互补的海上发电系统，其包括设在海底的基桩，在所述基桩上面设有风机塔筒，一个与所述风力发电机相连的风机变频器设在风机的机舱内；所述风力发电机所发电经风机变频器后通过敷设在风机塔筒内的电缆与海底电缆连接并输送到海上升压站，再经海底电缆输送到陆上升压站；在海底设有潮流发电机，该潮流发电机与一个潮流电机变频器相连，且所述潮流发电机所发电经潮流电机变频器后通过海底电缆输送到所述海上升压站以及陆上升压站。本实用新型所述的发电系统提高了海上可再生能源的风力发电系统的可靠性以及能源的转换效率，降低风力发电的成本，实现可再生能源的优化利用。

Description

风力潮流互补的海上发电系统
技术领域
本实用新型涉及一种发电系统，特别是涉及一种同时利用海上风能以及潮流能进行发电的发电系统。
背景技术
由于海洋覆盖着地球的百分之七十的表面，近年来海洋可再生能源发电系统方面已经开展了大量的研究工作，其中，近海风力发电技术比较成熟，波浪能和潮流能发电技术近年来取得了长足的进步。但目前大部分的研究工作都是以单一的近海可再生能源为研究对象。而且在实际中得到应用的项目却很少。这是因为：
海上风力发电仅仅是利用了海洋的风力资源，当处于风速较小的季节时，风力发电机输出功率就远低于其额定功率，造成投资的浪费。例如，3MW风机的启动风速是每秒3米，风速到11.7米/秒的时候就满发电量了，到25米/秒的时候就要停机。风力发电有时产量不足，有时产量过剩，再加上风力变化很难预测，上海东大桥项目是国内目前唯一的海上风电项目，等效满发电量小时数为2600小时，大约占全年总小时数的30％(等效满发电量小时数指的是发电机的总发电量除以满发电量时每小时产生的电量)，所以造成产能和投资的很大浪费。
近几年有一些适用于浅海的潮汐风力互补的发电机，但采用的是漂浮式的海浪发电机。其缺点：漂浮式海浪发电机工作时，始终处于空气和海水交替的空间，防腐级别和成本高。而且由于海洋环境的恶劣，波浪能和潮流能发电装置在海洋中运行，如果没有稳固的平台对其进行承载，当风暴潮来临，漂浮的发电装置很容易被损坏，造成巨大的经济损失和安全隐患。
潮流发电研究国际上开始于70年代中期，主要有美国、日本和英国等进行潮流发电试验研究。我国潮流发电研究始于70年代末。在海洋能源中，潮流能因其具有能量密度大、可预测性强、载荷稳定、储量丰富(年可利用小时数高达85％)等诸多优点而极具开发前景和价值。
因此，一种充分利用海上风力发电输出设备，提高投资回报率的一种风力潮流互补的海上发电系统成为本领域技术人员追求的目标。
实用新型内容
本实用新型的目的是解决现有海上风力发电系统等效满发电量低、因而造成产能和投资浪费的问题。
本实用新型的技术方案为：一种风力潮流互补的海上发电系统，其包括设在海上用于支撑固定风机的基桩，在所述基桩上面设有塔筒，一个与所述风力发电机相连的风机变频器设在风机机舱内；所述风力发电机所发电经风机变频器后通过敷设在塔筒内的电缆与海底电缆连接并输送到海上升压站，再经海底电缆输送到陆上升压站；其特征在于：在海底设有潮流发电机，该潮流发电机与一个潮流电机变频器相连，且所述潮流发电机所发电经潮流电机变频器后通过海底电缆输送到所述海上升压站以及陆上升压站。
其中，作为优选，所述的潮流电机变频器设在所述风机塔筒底部。
其中，作为优选，所述潮流发电机设在所述风机的基桩上。
其中，作为优选，所述基桩为单桩结构或者为多桩结构。
其中，作为优选，所述潮流发电机为涡流式发电机或者叶轮式发电机。
本实用新型由于采用上述技术方案，利用技术成熟的海上风力发电，并结合能量密度大的可预测的潮流发电，能够提高海上可再生能源的风力发电系统的可靠性以及能源的转换效率，降低风力发电的成本，实现可再生能源的优化利用。
风力发电与潮流发电相结合，采用共用桩基、海底电缆及海上升压站的设计，大大降低了桩基和输电系统的投资成本，缩短了建设周期，同时有效减少了系统的故障点，经济性也更好。
海水的能量密度远大于空气的能量密度，因此，潮流发电机的尺寸较风力发电机要小得多，(一个直径为15米的潮流发电机所产生的电能与直径为60米的风力发电机相当)，单位千瓦电量的成本更低。
本实用新型结合不同的水文条件，采用科学合理的桩基，单桩结构适合于0-30m深海域，多桩结构适合于20-80m深海域，从而保证整个发电系统的可靠性和稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的风力潮流互补的海上发电系统的实施例一的结构示意图。
图2是本实用新型的风力潮流互补的海上发电系统的实施例二的结构示意图。
图3是本实用新型的风力潮流互补的海上发电系统的实施例三的结构示意图。
具体实施方式
实施例一，参见图1，图中展示了本实用新型的的风力潮流互补的海上发电系统，其包括：风力发电机9，用于支撑固定风力发电机9的基桩8固定在海床14上，本实施例中，基桩8为单桩结构，在基桩8上固定有风机塔筒2，在风机塔筒2的顶端是风机的机舱16，风力发电机9安装在机舱16的左侧，风机变频器1设在机舱16内，并与风力发电机9相连。所述风力发电机9所发电经风机变频器1后通过敷设在风机塔筒2内的电缆3与海底电缆5连接，并经海底输送到海上升压站10，再经海底电缆12输送到陆上升压站11；两个叶轮式潮流发电机7设在所述基桩8上，该叶轮式潮流发电机7经电缆6与一个潮流电机变频器4相连，且所述叶轮式潮流发电机7所发电经潮流电机变频器4后通过海底电缆5输送到所述海上升压站10以及陆上升压站11。所述的潮流电机变频器4设在所述风机塔筒2的底部。
实施例二，参见图2，图中展示了另一风力潮流互补的海上发电系统，与上一实施例不同之处是：所述风力发电机9和潮流发电机7共用的基桩8为多桩结构，所述潮流发电机7为适合于本实施例的具有多桩结构的基桩8的两台涡轮式潮流发电机。
实施例三，显然本实用新型所述的发电系统，其中潮流发电机7的基桩最好共用风力发电机的基桩8，但当潮流发电机组数量较多时，也可以采用单独的基座。参见图3，图中展示了另一风力潮流互补的海上发电系统，与上一实施例不同之处是：其中所述潮流发电机7为4个一组涡流式发电机，其与风力发电机1的基桩8分离设置，而是采用一个独立的基座15用于支撑该4个潮流发电机7。
以上实施例是对本实用新型进行示例性说明，而非作限制性的概括，本实用新型旨在根据潮流能发电的特点，结合较成熟的风力发电技术，使风力发电与潮流发电能量互补，从而提高了风力发电的可靠性、效率，得到一种可以控制及供电性能良好的海上综合发电系统。本领域普通技术人员在本实用新型的发明构思的指导下，还可以做出很多常规结构上的修改与替换，例如：潮流发电机组的数量、设置位置。这些修改与替换也应当被认为属于本实用新型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种风力潮流互补的海上发电系统，其包括设在海上用于支撑固定风机的基桩，在所述基桩上面设有塔筒，一个与所述风力发电机相连的风机变频器设在风机机舱内；所述风力发电机所发电经风机变频器后通过敷设在风机塔筒内的电缆与海底电缆连接并输送到海上升压站，再经海底电缆输送到陆上升压站；其特征在于：在海底设有潮流发电机，该潮流发电机与一个潮流电机变频器相连，且所述潮流发电机所发电经潮流电机变频器后通过海底电缆输送到所述海上升压站以及陆上升压站。
2.根据权利要求1所述的风力潮流互补的海上发电系统，其特征在于：所述的潮流电机变频器设在所述风机塔筒底部。
3.根据权利要求1或2所述的风力潮流互补的海上发电系统，其特征在于：所述潮流发电机设在所述风机的基桩上。
4.根据权利要求1或2所述的风力潮流互补的海上发电系统，其特征在于：所述基桩为单桩结构或者为多桩结构。
5.根据权利要求1或2所述的风力潮流互补的海上发电系统，其特征在于：所述潮流发电机为涡流式发电机或者叶轮式发电机。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103557120A (zh) * 2013-11-19 2014-02-05 大唐山东清洁能源开发有限公司 海上能源整体式发电系统

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