CN202718815U

CN202718815U - 海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台

Info

Publication number: CN202718815U
Application number: CN2012203143179U
Authority: CN
Inventors: 司占博; 皮冬; 岳鹏程; 陈辉; 王兰体; 邱爰超; 郭杨阳; 吕泽澜
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-02
Filing date: 2012-07-02
Publication date: 2013-02-06
Anticipated expiration: 2022-07-02

Abstract

一种海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，主要由发电部分、支撑部分和储能部分组成，其发电部分包括风力涡轮机，洋流涡轮机和太阳能电池板；支撑部分包括正六边形浮体构件，独立浮体，支撑浮体；储能部分包括隔离控制器、蓄电池组和逆变器；正六边形浮体构件中心有一个独立浮体，各个角与中心独立浮体之间通过支撑浮体相连组成整体平台，整体平台骨架上方设有太阳能电池板，正六边形浮体构件每个角有一个推进器、风力涡轮机和洋流涡轮机，风力涡轮机、洋流涡轮机和太阳能电池板产生的电能通过输出线与隔离控制器相连、隔离控制器通过逆变器连接岸上电网及蓄电池组。本平台可多个组合成蜂窝状阵列式，该结构空间利用率高并且稳定。

Description

海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台

技术领域

本实用新型涉及一种通过双转子发电机和太阳能电池板来综合利用风能、水流能、太阳能三种清洁能源发电的装置。属于漂浮式海上综合发电装置结构技术。

背景技术

目前，海上利用清洁能源发电系统广泛应用的是柱状式结构来固定，这样在相对远的海区内则显得制造费用相对较高。并且在开发海上清洁能源时针对性单一，只考虑到一种能源。而且远海发电系统的电能储存和运输是困扰开发远海能源的一大难题。随着我国对海上清洁能源的开发力度的加大，海上清洁能源利用行业呈现出蓬勃向上的局面。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种风力、洋流、太阳能综合发电的平台。传统固定式支撑结构成本高，施工难度大。本实用新型将三种发电方式结合，以漂浮式发电平台的形式，充分利用自然可再生能源，同时降低每千瓦并网电量的成本。

为达到上述目的，本实用新型提供的一种海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，主要由发电部分、支撑部分和储能部分三部分组成，其中发电部分包括风力涡轮机，洋流涡轮机和太阳能电池板；支撑部分包括正六边形浮体构件，独立浮体，支撑浮体；储能部分包括隔离控制器、蓄电池组和逆变器；所述的正六边形浮体构件的中心设有一个所述的独立浮体，正六边形浮体构件的各个角与中心独立浮体之间通过支撑浮体相连组成一个整体平台，整体平台骨架上方设有太阳能电池板，在所述的正六边形浮体构件的每个角设有一个推进器、风力涡轮机和洋流涡轮机，风力涡轮机、洋流涡轮机和太阳能电池板产生的电能通过输出线与隔离控制器相连、隔离控制器通过逆变器连接岸上电网及蓄电池组组成的储能装置。

本实用新型中，所述的风力涡轮机包括风力涡轮机叶片，风力涡轮机主转动轴，锤摆机构，其风力涡轮机叶片是垂直式升力型，其下方风力涡轮机主转动轴上连接有锤摆机构，锤摆机构由两支与风力涡轮机主转动轴相连的锤摆组成，两支锤摆以风力涡轮机主转动轴为中心对称安置。

本实用新型中，所述的风力涡轮机叶片有三片，三叶片均布安装于风力涡轮机主转动轴上，叶片成流线型机翼状，叶片整体为“H”型。

本实用新型中，所述的洋流涡轮机包括洋流涡轮机转动轴，洋流涡轮机叶片，洋流涡轮机叶片为六片，六叶片均布安装于洋流涡轮机转动轴外，叶片成流线型机翼状，叶片整体采用“H”型。

本实用新型中，风力涡轮机连接在海平面上方的基础上，洋流涡轮机连接在海平面下方的基础上，他们组成风力-洋流组合式涡轮发电机，风力涡轮机主转动轴与双转子发电机外转子转动轴连接；；洋流涡轮机转动轴与双转子发电机内转子转动轴连接，其洋流涡轮机转动轴和风力涡轮机主轴旋转方向相反，两者使双转子发电机内转子，外转子成逆向旋转发电。

本实用新型中，综合发电平台组合成蜂窝状阵列式。

本实用新型中，推进器与动力定位系统控制器电控电路相连，以改变风力涡轮机和洋流涡轮机运转方向、转速或叶片的螺矩，以调节综合发电平台浮体构件位置。

本实用新型中，采用六边形设计结构，结构稳定，空间利用率高。风力涡轮机，连接在海平面上方的基础上，其叶片是垂直式升力型的，其下方具有锤摆机构，以提高风力涡轮机的稳性。同时，向心锤摆也是风能暂储装置，主轴静止时，锤摆在重力作用下自然下垂；主轴转动时，由于离心力的作用，锤摆将以一定的张角绕主轴转动，并将一部分动能转化为锤摆的重力势能，进而保证风轮收集的能量多数被发电机转化，而非被风轮所受的空气阻力所消耗。上面的风力涡轮机的转子定向旋转。以及洋流涡轮机，连接在海平面下方的基础上，其主轴旋转方向和风力涡轮机法相相反，两者成内外转子逆向旋转发电。充分利用洋流的巨大能量。以及动力定位推进器，推进器通过接收动力定位系统控制器的指令而改变运转方向、转速或叶片的螺矩，以调节综合发电平台位置，使漂浮式发电平台一直保持在海面的某一范围内，解决了固定式支撑基础造价高、施工难的问题，也提高了平台的重复利用率，并降低了维修难度及成本。

正六边形的中心独立浮体上设置有储能装置（蓄电池组）、动力定位系统控制器、整流器、逆变器、变压器，储能装置储存少量电能控制整个平台上各个结构的正常工作；动力定位系统控制器控制动力定位推进器的正常运行；整流器将多种不规律的电流进行整流成直流电，然后经过逆变器将电流变成交流电，再经过变压器升压后经海底电缆输送至升压站后并入岸上国家电网。

本实用行星新型的有益效果在于：

1、充分利用了大自然可再生资源，使大规模开发海上风能、太阳能、水流能成为可能，提供了一个多种发电方式相结合的新能源方案，降低了每千瓦上网电量的成本；

2、漂浮式发电平台的设计，使用动力定位，使平台‘固定’在一定海域范围内，省去了固定式支撑基础，建造简单，组装方便，减少成本；

3、六边形平台的设计，使得其结构紧凑，稳性高，并可多个平台组合成蜂窝状进行阵列式开发，可大可小。

附图说明

图1是本海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台的俯视结构图

图2是本实用新型中风力、洋流发电机的安装示意图

图3是图2中的A-A剖视结构示意图

图4是图2中的B-B剖视结构示意图

图5是本实用新型电源并网系统原理示意图

图6是本实用新型阵列分布的示意图

图中：1浮体构，2风力涡轮机，3洋流涡轮机，4太阳能电池板，5独立浮体，6动力定位系统控制器，7储能装置，8电力并网控制系统，9支撑浮体，10推进器，11风力涡轮机叶片，12风力涡轮机住转动轴，13锤摆，14外转子转动轴，15内转子转动轴，16内转子，17外转子，18洋流涡轮机转动轴，19洋流涡轮机叶片。

具体实施方式

附图已经初步说明了本实用新型的实施方式，下面结合附图对本实用新型做进一步描述，以使本实用新型的优点和特征易于被本领域人员理解，并对本实用新型的保护范围做出清楚的界定。

由图1可见，本海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台整体为正六边形结构，主要由发电部分、支撑部分和储能部分三部分组成，其中发电部分包括风力涡轮机2，洋流涡轮机3和太阳能电池板4；支撑部分包括正六边形浮体构件1，独立浮体5，支撑浮体9；储能部分包括隔离控制器、蓄电池组和逆变器；所述的正六边形浮体构件的中心设有一个所述的独立浮体，正六边形浮体构件的各个角与中心独立浮体之间通过支撑浮体相连组成一个整体平台，整体平台骨架上方设有太阳能电池板4，在所述的正六边形浮体构件的每个角设有一个推进器10、风力涡轮机2和洋流涡轮机3。其原理由图5所示，风力涡轮机2、洋流涡轮机3和太阳能电池板三者所产生电能通过隔离控制器全部输送到蓄电池组组成的储能装置7，然后通过电力并网逆变控制系统输出并入岸上电网，同时为负载动力定位系统控制器6和推进器10提供足够电能。

本综合发电平台利用浮体构件1和独立浮体5漂浮于海面上，利用动力定位系统控制器6和推进器10采用“动力定位”的方法对其进行固定。“动力定位”的方法是现有技术，“动力定位”是用声波测量偏移，借助于推力器以自动保持海上浮体预定位置的定位方式。采用动力定位的海上浮动装置，在海上作业时不需要抛锚，这不仅减少了复杂的抛锚工序，而且工作的水深亦不受锚系长度的限制，甚至可以在水深大于1000米以上的深度进行工作。

图2为本实用新型的基本单元结构，其中风力涡轮机2连接在海平面上方的基础上，洋流涡轮机3连接在海平面下方的基础上，他们组成风力-洋流组合式涡轮发电机，风力涡轮机主转动轴12与双转子发电机外转子转动轴14连接；洋流涡轮机转动轴18与双转子发电机内转子转动轴15 连接，其洋流涡轮机转动轴18和风力涡轮机主轴12旋转方相相反，两者使双转子发电机内转子16，外转子17成逆向旋转发电。这样既提高了发电机的效率，又增加了单个发电机结构的稳性。

风力涡轮机2包括风力涡轮机叶片11、风力涡轮机主转动轴12和锤摆机构；其风力涡轮机叶片11是垂直式升力型，其下方风力涡轮机主转动轴12上连接有锤摆机构；锤摆机构由两支与风力涡轮机主转动轴12相连的锤摆13组成，两支锤摆13以风力涡轮机主转动轴为中心对称安置。

图3是风力涡轮机叶片工作的截面图，由图可见，风力涡轮机叶片11为三片均布结构，叶片成流线型机翼状，叶片整体为“H”型。叶片成流线型机翼状，能更好的利用风能，叶片整体为“H”型三叶片结构，无论风向如何，都会使叶片最快速转动起来。

洋流涡轮机3包括洋流涡轮机转动轴18，洋流涡轮机叶片19。图4为洋流涡轮机叶片19工作截面图。由图可为见，洋流涡轮机叶片为六片，六叶片均布安装于洋流涡轮机转动轴18外，叶片成流线型机翼状，叶片整体采用“H”型。叶片成流线型机翼状能更好的利用洋流能，叶片整体采用“H”型六叶片结构，能够很好地利用洋流能。

本实用新型中推进器与动力定位系统控制器电控电路相连，以改变风力涡轮机和洋流涡轮机运转方向、转速或叶片的螺矩，以调节综合发电平台浮体构件位置。

图6为本实用新型具体投资利用的实施方式，以单个六边形综合发电平台为单体，借鉴“蜂巢”模式组合成为一个大型的“能源岛”。其可根据实际情况可大可小，而且具有良好的稳性，节约空间等突出优点。

本实用新型整体结构简单，易于大规模安装实施，能够充分的利用风能，洋流能和太阳能，适合于我国东部近海海域实施。

Claims

1.一种海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，其特征在于，该平台主要由发电部分、支撑部分和储能部分三部分组成，其中发电部分包括风力涡轮机（2），洋流涡轮机（3）和太阳能电池板（4）；支撑部分包括正六边形浮体构件（1），独立浮体（5），支撑浮体（9）；储能部分包括隔离控制器、蓄电池组和逆变器；所述的正六边形浮体构件的中心设有一个所述的独立浮体，正六边形浮体构件的各个角与中心独立浮体之间通过支撑浮体相连组成一个整体平台，整体平台骨架上方设有太阳能电池板（4），在所述的正六边形浮体构件的每个角设有一个推进器（10）、风力涡轮机（2）和洋流涡轮机（3），风力涡轮机（2）、洋流涡轮机（3）和太阳能电池板（4）产生的电能通过输出线与隔离控制器相连、隔离控制器通过逆变器连接岸上电网及蓄电池组组成的储能装置（7）。

2.根据权利要求1所述的海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，其特征在于，风力涡轮机（2）包括风力涡轮机叶片(11)，风力涡轮机主转动轴（12），锤摆机构，其风力涡轮机叶片（11）是垂直式升力型，其下方风力涡轮机主转动轴（12）上连接有锤摆机构，锤摆机构由两支与风力涡轮机主转动轴（12）相连的锤摆（13）组成，两支锤摆（13）以风力涡轮机主转动轴为中心对称安置。

3.根据权利要求2所述的海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，其特征在于，风力涡轮机叶片（11）有三片，三叶片均布安装于风力涡轮机主转动轴（12）上，叶片成流线型机翼状，叶片整体为“H”型。

4.根据权利要求1所述的海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，其特征在于，洋流涡轮机（3）包括洋流涡轮机转动轴(18)，洋流涡轮机叶片(19)，洋流涡轮机叶片为六片，六叶片均布安装于洋流涡轮机转动轴(18)外，叶片成流线型机翼状，叶片整体采用“H”型。

5.根据权利要求1所述的海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，其特征在于，风力涡轮机（2）连接在海平面上方的基础上，洋流涡轮机（3）连接在海平面下方的基础上，他们组成风力-洋流组合式涡轮发电机，风力涡轮机主转动轴（12）与双转子发电机外转子转动轴(14)连接；洋流涡轮机转动轴(18)与双转子发电机内转子转动轴(15) 连接，其洋流涡轮机转动轴(18)和风力涡轮机主轴(12)旋转方向相反，两者使双转子发电机内转子(16)，外转子(17)成逆向旋转发电。

6.根据权利要求1所述的海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，其特征在于，所述的综合发电平台组合成蜂窝状阵列式。

7.根据权利要求1所述的海上漂浮式风力、洋流、太阳能综合发电平台，其特征在于，推进器与动力定位系统控制器电控电路相连，以改变风力涡轮机和洋流涡轮机运转方向、转速或叶片的螺矩，以调节综合发电平台浮体构件位置。