CN202348548U - 潮流发电装置及潮流发电机组 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种潮流发电装置,包括带叶片的桨轮和带主轴的潮流发电机,所述主轴的两端伸出所述潮流发电机,所述主轴的两端均安装有所述桨轮。本实用新型同时还提供了包括前述潮流发电装置的潮流发电机组。通过本实用新型的发电装置及发电机组,极大地提高了水能利用率,增强了发电效果,更有利于潮流发电的发展,为新型的环保能源和可持续、可再生能源的开发产生了积极的影响。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力,完全可成为人类可靠的能源。潮流发电机组可与海上风机共用基础,可有效的利用海上风机基础、配电、并网资源。

Description

潮流发电装置及潮流发电机组
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种发电装置,更具体而言,涉及一种潮流发电装置。本实用新型同时提供一种包括上述潮流发电装置的潮流发电机组。
背景技术
[0002] 海洋中蕴藏着大量的能源,目前并未得到充分和有效的开发。海洋能主要包括海流能、潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等,它是一种巨大的可再生绿色能源,其中潮汐能是海洋能中具有灵活性的能源,具有贮量丰富,地理位置分布广泛,相对其他自然能源的能量密度高等特点,受月球、太阳引力作用形成的潮流,其流动的方向在一段时间内沿着某一方向流动(单向流动),而在另一段时间内则又沿着相反的方向流动,因此潮流的方向是双向的。在能源问题日益严重,可持续发展成为全世界共识的21世纪,开发利用海洋能源有着非同寻常的重要意义。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力,完全可成为人类可靠的能源。潮流发电机组可与海上风机共用基础,有效利用海上风机基础、配电、并网资源。
[0003]目前,国内一些高校和科研机构只是进行了理论研究,并没有商用的潮流发电机组;在国外,英国、美国等多家机构和公司也进行了相关研究。以往定桨潮流发电装置只能单面吸收水能、水能利用率低,而带变桨的潮流发电装置,由于增加水下变桨机构,可靠性低、成本高、维护工作量大。
实用新型内容
[0004] 为了解决上述现有技术所述潮流发电装置存在水能利用率低、可靠性差、成本高、 维护不便等问题或者至少之一,本实用新型提供了一种潮流发电装置以及潮流发电机组。
[0005] 本实用新型提供的潮流发电装置包括带叶片的桨轮和带主轴的潮流发电机,所述主轴的两端伸出所述潮流发电机,所述主轴的两端均安装有所述桨轮。采用了上述技术方案,所述主轴的两端伸出所述潮流发电机,且所述主轴的两端都安装有所述桨轮,极大地提高了水能利用率,增强了发电效果,更有利于潮流发电的发展,为新型的环保能源和可持续、可再生能源的开发产生了积极的影响。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力,完全可成为人类可靠的能源。潮流发电机组可与海上风机共用基础,有效利用海上风机基础、配电、并网资源。
[0006] 在上述技术方案中,优选地,所述桨轮的所述叶片为双向叶片。采用了上述技术方案,所述桨轮的叶片为双向叶片,进一步提高了水能利用率,极大地提高了潮流发电机组的
发电量。
[0007] 在上述技术方案中,优选地,每个所述桨轮上的所述叶片数量为两个或三个。采用了上述技术方案,每个所述桨轮上的叶片数量为两个或三个,可以在增加水能利用率的同时避免叶片之间的干涉。
[0008] 在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机为防水型发电机。采用了上述技术方案,所述潮流发电机为防水型发电机,可以适应水中发电的环境,防止漏电导致的设备损坏等危险O
[0009] 同时,本实用新型还提供了一种包括上述潮流发电装置的潮流发电机组。采用了上述技术方案,所述潮流发电机组包括上述技术方案中所述的潮流发电装置,极大地提高了水能利用率,增强了发电效果,更有利于潮流发电的发展,为新型的环保能源和可持续、 可再生能源的开发产生了积极的影响。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力, 完全可成为人类可靠的能源。潮流发电机组可与海上风机共用基础,有效利用海上风机基础、配电、并网资源。
[0010] 在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机组为水平轴定桨型潮流发电机组。采用了上述技术方案,所述潮流发电机组为水平轴定桨型潮流发电机组,减少了偏航和变桨机构,具有了很高的可靠性的同时成本还很低,而且使整个机组相对于其他的水流发电机组体积很小,便于安装维护,降低了成本。
[0011 ] 在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机组还包括提升机构,所述提升机构可以升降所述潮流发电装置。采用了上述技术方案,所述潮流发电机组还包括提升机构,所述提升机构可以升降所述潮流发电装置,在设备维修时会很方便,在极限工况例如湍流、急流等情况时还可以提升潮流发电装置从而避免所述潮流发电装置受到损坏。
[0012] 在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机组还包括基座,所述基座固定在水底地面上且另一端高出水面,所述提升机构包括连接梁和提升驱动装置以及绳索,所述连接梁的一端铰接在所述基座上且另一端安装有所述潮流发电装置,所述提升驱动装置安装在所述基座的顶端,所述绳索的一端与所述连接梁安装有所述潮流发电装置的一端相连接且另一端与所述提升驱动装置相连接,所述提升驱动装置可驱动所述绳索收放进而驱动所述连接梁绕其与所述基座的铰接点转动,从而带动安装在所述连接梁另一端的所述潮流发电装置升降。采用了上述技术方案,所述提升装置简便可靠,易于操作和安装,成本不高。
[0013] 在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机组包括两个对称布置在所述基座的轴线两侧的所述潮流发电装置,相应地所述连接梁和所述绳索均包括两个且对称布置。采用了上述技术方案,所述连接梁包括两个,所述两个连接梁对称布置,而且每个所述连接梁上都安装有所述潮流发电装置,这就使基座得到了充分的利用,降低了成本。
[0014] 在上述技术方案中,优选地,所述提升驱动装置为提升电机,所述绳索为钢丝绳, 所述基座包括底座和立柱两部分,所述底座的横截面积大于所述立柱的横截面积。采用了上述技术方案,所述提升驱动装置为提升电机,所述绳索为钢丝绳,装置简单有效,成本不高;所述底座的横截面积大于所述立柱的横截面积,可以节省材料,还同样达到作业需要的效果,加快了潮流发电机组的建设和安装过程,节省了人力物力,降低了成本。
[0015] 综上所述,根据本实用新型,极大地提高了水能利用率,增强了发电效果,更有利于潮流发电的发展,为新型的环保能源和可持续、可再生能源的开发产生了积极的影响。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力,完全可成为人类可靠的能源。潮流发电机组可与海上风机共用基础,有效利用海上风机基础、配电、并网资源。
附图说明
[0016] 图I示出了本实用新型中潮流发电装置的一个实施例的示意图;
[0017] 图2示出了图I中所示实施例的立体示意图;
[0018] 图3示出了图I中所示实施例的桨轮及叶片的示意图;
[0019] 图4示出了本实用新型中潮流发电机组的一个实施例的工作状态的示意图;
[0020] 图5示出了图4中所示实施例的潮流发电装置提升状态的示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图说明根据本实用新型的具体实施方式。
[0022] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型,但是,本实用 新型还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施,因此,本实用新型并不限于下面 公开的具体实施例的限制。
[0023] 图I示出了本实用新型中潮流发电装置的一个实施例的示意图。
[0024] 如图I所示,本实用新型提供的潮流发电装置包括带叶片3的桨轮2和带主轴I 的潮流发电机12,所述主轴I的两端伸出所述潮流发电机12,所述主轴I的两端均安装有 所述桨轮。采用了上述技术方案,所述主轴的两端伸出所述潮流发电机,且所述主轴的两端 都安装有所述桨轮,涨潮和退潮时都可以利用水能,极大地提高了水能利用率,增强了发电 效果,更有利于潮流发电的发展,为新型的环保能源和可持续、可再生能源的开发产生了积 极的影响。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁, 又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力,完全可成为人类可靠的能源。 潮流发电机组可与海上风机共用基础,有效利用海上风机基础、配电、并网资源。
[0025] 图2示出了图I中所示实施例的立体示意图,图3示出了图I中所示实施例的桨 轮及叶片的示意图。
[0026] 如图2和图3所示,在上述技术方案中,优选地,所述桨轮2的叶片3可以为双向 叶片3。采用了上述技术方案,所述桨轮的叶片为双向叶片,进一步提高了水能利用率,极大 地提高了潮流发电的发电量。需要指出的是,所述双向叶片是指正反两面都可以工作的叶 片,主要是通过对叶片形状的设计实现的,所述双向叶片可以在市场上买到,而且已有相关 资料公开了双向叶片的详细技术信息。
[0027] 在上述技术方案中,优选地,每个所述桨轮2上的叶片3的数量可以为两个或三 个。采用了上述技术方案,每个所述桨轮上的叶片数量为两个或三个,可以在增加水能利用 率的同时避免叶片之间的干涉。
[0028] 在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机为防水型发电机。采用了上述技术方 案,所述潮流发电机为防水型发电机,可以适应水中发电的环境,防止漏电导致的设备损坏 等危险O
[0029] 在上述技术方案中所述的潮流发电装置的切入流速可以设置为I米/秒,额定流 速可以设置为2米/秒,这样,就可以适应特定的潮流环境,当然,还可以根据不同的潮流环 境设置相对应的值,本数据的公开可以作为一个设计其他潮流环境下对应值的设计启示。其中,切入流速是指发电机组开始发电的最低流速。在流速低于这个值时,虽然也可以发电,但是发电量不能满足正常使用的需要,甚至还不足以满足发电机组自身用电的需要,这时候如果发电机组也工作,不但没有得到有效的供电还会加快设备的折旧使设备的寿命减少,从而增加了成本,所以就需要根据发电机组的具体情况设定一个切入流速值,以保证只有当介质流速大于或等于所述切入流速值时发电机组才开始工作。本实用新型使用的叶片为定桨叶片,当介质流速达到2m/s以上时,叶片以小于或等于额定功率输出功率。经过试验并经测量和计算得出,lm/s的流速下叶片正面水能利用率为O. 35,反面利用率O. 15。2m/ s的流速下叶片正面水能利用率为O. 42,反面利用率O. 2。本实用新型的水能利用率比带变桨的潮流发电机高10%以上,比定桨双工作面叶片高50%以上,比定桨单工作面叶片高 60%以上,极大的提高了水能利用率。
[0030] 图4示出了本实用新型中潮流发电机组的一个实施例的通常状态的示意图。
[0031] 如图4所示,本实用新型还提供了一种包括上述潮流发电装置的潮流发电机组。 采用了上述技术方案,所述潮流发电机组包括上述技术方案中所述的潮流发电装置,极大地提高了水能利用率,增强了发电效果,更有利于潮流发电的发展,为新型的环保能源和可持续、可再生能源的开发产生了积极的影响。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力,完全可成为人类可靠的能源。潮流发电机组可与海上风机共用基础,有效利用海上风机基础、配电、并网资源。
[0032] 在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机组为水平轴定桨型潮流发电机组。采用了上述技术方案,所述潮流发电机组为水平轴定桨型潮流发电机组,减少了偏航和变桨机构,具有了很高的可靠性的同时成本还很低,而且使整个机组相对与其他的水流发电机组体积很小,便于安装维护,降低了成本。由于本实用新型采用定桨方式,省去了变桨结构和偏航结构,就没有了变桨或偏航带来的故障,经试验后测量和计算得出,整个潮流发电机组的成本减少了 15%,且维护成本减少了 30%以上。
[0033] 如图4和图5所示,在上述技术方案中,优选地,还包括提升机构,所述提升机构可以升降所述潮流发电装置。采用了上述技术方案,所述潮流发电机组还包括提升机构,所述提升机构可以提升所述潮流发电装置,在设备维修时会很方便,在极限工况例如湍流、急流等情况时还可以提升潮流发电装置从而避免所述潮流发电装置受到损坏。
[0034] 如图4和图5所示,在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机组还包括基座5, 所述基座5固定在水底地面8上且另一端高出水面7,所述提升机构包括连接梁和提升驱动装置10以及绳索,所述连接梁的一端铰接在所述基座5上且另一端安装有所述潮流发电装置,所述提升驱动装置10安装在所述基座5的顶端,所述绳索的一端与所述连接梁安装有所述潮流发电装置的一端相连接且另一端与所述提升驱动装置相连接,所述提升驱动装置 10可驱动所述绳索收放进而驱动所述连接梁绕其与所述基座5的铰接点转动,从而带动安装在所述连接梁另一端的所述潮流发电装置升降。采用了上述技术方案,所述提升装置简便可靠,易于操作和安装,成本不高。
[0035] 如图4和图5所示,在上述技术方案中,优选地,所述潮流发电机组包括两个对称布置在所述基座5的轴线两侧的所述潮流发电装置,相应地所述连接梁和所述绳索均包括两个且对称布置。采用了上述技术方案,所述连接梁包括两个,所述两个连接梁对称布置,而且每个所述连接梁上都安装有所述潮流发电装置,这就使基座得到了充分的利用,降低了成本。
[0036] 在上述技术方案中,优选地,所述提升驱动装置10为提升电机,所述绳索为钢丝绳,所述基座5包括底座51和立柱52两部分,所述底座51的横截面积大于所述立柱52的横截面积。采用了上述技术方案,所述提升驱动装置为提升电机,所述绳索为钢丝绳,装置简单有效,成本不高;所述底座的横截面积大于所述立柱的横截面积,可以节省材料,还同样达到作业需要的效果,加快了潮流发电机组的建设和安装过程,节省了人力物力,降低了成本。
[0037] 以200kw潮流发电机组为例对本实用新型作简要介绍。本实施例公开的下列数据均是通过试验或计算得到的。200kw潮流发电机组设计的额定流速为2m/s,桨轮直径为 12m,选取20m深的海域用于发电机机组安装。根据以上条件,设计基座5为混凝土桩,所述混凝土桩总长25m,其中水面7以上5m,水面7以下泥面以上20m ;发电装置选用双排双向叶片,所述潮流发电装置的切入流速为lm/s,额定流速为2m/s。lm/s的流速下叶片正面水能利用率为O. 35,反面利用率O. 15。2m/s的流速下叶片正面水能利用率为O. 42,反面利用率
O. 2。如图I所示,涨潮时第一排叶片31正面311与第二排叶片32反面321工作,并产生顺或逆时针旋转力矩,退潮时,第二排叶片32正面322与第一排叶片31反面312产生逆或顺时针旋转力矩。由于本实施例中使用的叶片为定桨叶片,当流速达到2m/s以上时,叶片以小于或等于额定功率输出功率,由于本实用新型的潮流发电机组没有偏航与变桨,就没有了变桨或偏航带来的故障,经试验后测量和计算得出,整个潮流发电机组的成本减少了 15%,且维护成本减少了 30%以上。图5示出了图4中所示实施例的潮流发电装置提升状态的示意图,如图5所示,本实施例安装有提升机构,通过左绳索91可以使左连接梁61绕左交接点111转动,通过右绳索92可以使右连接梁62绕右交接点112转动,从而实现左潮流发电装置41和右潮流发电装置42的升降,方便了设备的维修,同时在极限工况如湍流或急流等时,可以将左潮流发电装置41和右潮流发电装置42提升以避免设备的损坏。
[0038] 综上所述,根据本实用新型,极大地提高了水能利用率,增强了发电效果,更有利于潮流发电的发展,为新型的环保能源和可持续、可再生能源的开发产生了积极的影响。而且利用潮流发电比开发陆地上的水电和煤电优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,更没有资源枯竭和环境污染的压力,完全可成为人类可靠的能源。潮流发电机组可与海上风机共用基础,有效利用海上风机基础、配电、并网资源。
[0039] 以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种潮流发电装置,其特征在于:包括带叶片(3)的桨轮(2)和带主轴(I)的潮流发电机(12),所述主轴(I)的两端伸出所述潮流发电机(12),所述主轴(I)的两端均安装有所述桨轮(2)。
2.根据权利要求I所述的潮流发电装置,其特征在于:所述桨轮(2)的所述叶片(3)为双向叶片。
3.根据权利要求2所述的潮流发电装置,其特征在于:每个所述桨轮(2)上的所述叶片(3)为两个或三个。
4.根据权利要求I至3中任一所述的潮流发电装置,其特征在于:所述潮流发电机(12)为防水型发电机。
5. 一种潮流发电机组,其特征在于:包括如权利要求I至4中任一项所述的潮流发电>j-U ρςα装直。
6.根据权利要求5所述的潮流发电机组,其特征在于:所述潮流发电机组为水平轴定桨型潮流发电机组。
7.根据权利要求5或6所述的潮流发电机组,其特征在于:所述潮流发电机组还包括提升机构,所述提升机构可以升降所述潮流发电装置。
8.根据权利要求7所述的潮流发电机组,其特征在于:所述潮流发电机组还包括基座 (5),所述基座(5)固定在水底地面(8)上且另一端高出水面(7),所述提升机构包括连接梁、提升驱动装置(10)以及绳索,所述连接梁的一端铰接在所述基座(5)上、另一端安装有所述潮流发电装置,所述提升驱动装置(10)安装在所述基座(5)的顶端,所述绳索的一端与所述连接梁安装有所述潮流发电装置的一端相连接、另一端与所述提升驱动装置相连接,所述提升驱动装置(10)可驱动所述绳索的收放进而驱动所述连接梁绕其与所述基座(5)的铰接点转动,从而带动安装在所述连接梁另一端的所述潮流发电装置升降。
9.根据权利要求8所述的潮流发电机组,其特征在于:所述潮流发电机组包括两个对称布置在所述基座(5)的轴线两侧的所述潮流发电装置,相应地所述连接梁和所述绳索均包括两个且对称布置。
10.根据权利要求9所述的潮流发电机组,其特征在于:所述提升驱动装置(10)为提升电机,所述绳索为钢丝绳,所述基座(5)包括底座(51)和立柱(52),所述底座(51)的横截面积大于所述立柱(52)的横截面积。
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