CN204802038U - 一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群，集聚群包括若干个均为多边形的发电平台本体，每个发电平台本体包括设置在多边形角点的浮筒平台、设置在浮筒平台顶部的垂直轴向风力发电机和太阳能发电单元、设置在浮筒平台底部的潮汐能发电单元、将浮筒平台柔性连接的波浪发电单元和主要由钩挂于波浪发电单元中的渔网围合而成的海洋养殖区。采用上述结构后，能集风力、太阳能、潮汐、波浪等多种发电和渔业养殖、海水淡化为一体。还能解决浮筒间刚性联结方式因跨距巨大带来的结构问题，各个垂直轴向风力发电机相互间干扰距离小，发电机组在平台上重心较低，浮筒间距小，并能收集波浪能源，减缓波浪对浮筒的冲击。

Description

一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群

技术领域

本实用新型涉及一种海上发电装置，特别是一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群。

背景技术

在能源短缺而环境问题日益严重的今天，如何综合高效地利用绿色环保的海上风力发电、太阳能发电、波浪能发电以及潮汐能进行发电，已成为关注的焦点。这些储量大、可再生、有规律、无污染的海上再生能源将成为最具商业潜力与活力的绿色能源。

风力发电是世界上发展最快也是比较成熟的绿色能源技术，我国海上可开发和利用的风能储量约7.5亿KW，我国沿海拥有非常丰富的风能资源；海上空气清新，洁净度高，日照强力，是利用太阳能的最佳场所；潮水每日涨落，周而复始，是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源，可以发展成为沿海地区重要补充能源；波浪能是海洋中分布最广可再生能源，规模化收集波浪能，可提供源源不断的电能。沿海区域是工业中心需要大量能源，海洋将成为一个迅速发展的绿色再生基地。

我国许多岛屿因缺乏电力和淡水不适合人员居住，给开发和利用海洋、保卫海疆均带来问题。海上风力发电平台在开发近海风能时，不能兼顾工业产值和渔业产值，未能有效的利用海岸线资源，而且，海洋发电平台的产能过于单一，

目前，海上大型风电场朱主要采用水平轴风力发电机，适合在临近大陆近海区域大规模使用，在离岸较远、水深较大和孤立海岛区域则不合适。本实用新型主要针对深水海域和海岛的浮式多功能综合系统。可以综合利用风电、太阳能、潮汐能，波浪能等能源，同时可为海岛提供淡水及大型养殖网箱。

目前的海上浮式水平轴风力发电平台主要有单浮筒、三浮筒、多浮筒等形式，其重心高，导致浮筒平台巨大，单浮筒、三浮筒形式只能安装一台风机，功能单一；而目前提出的多浮筒形式，由于风机间距巨大(否则对风机发电影响较大)，浮筒间联结钢架巨大等原因，均不合适在海岛区域。

本实用新型采用多边形单元结构及垂直轴向风力发电机，每个单元有数个浮筒，各个垂直轴向风力发电机相互间干扰距离小，且发电机组在平台上重心较低，浮筒间距可以比较小，且每个浮筒均可安装垂直轴风机。浮筒间采用漂浮海面的柔性发电浮筒联结，一方面可以收集波浪能源，减缓波浪对浮筒的冲击；另一方面解决了浮筒间刚性联结方式因跨距巨大带来的结构问题。同时，本实用新型在开发清洁能源的同时，充分发掘利用了海水漂浮平台的潜能，也即在浮筒与柔性发电浮筒构成的多边形单元内，设置可升降的养殖网箱，由于海水养殖。在发电量需求较大时，可以通过单元间相互联结聚集成为大片的海上浮式电场和海水养殖基地，充分兼顾工业产值和渔业产值，能有效利用海岸线资源。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提供一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群，该海洋发电平台及集聚群采用多浮筒及多个垂直轴向风力发电机进行发电，能解决浮筒间刚性联结方式因跨距巨大带来的结构问题，各个垂直轴向风力发电机相互间干扰距离小，发电机组在平台上重心较低，浮筒间距小，并能收集波浪能源，减缓波浪对浮筒的冲击。

另外，本实用新型还提供一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群，该海洋发电平台及集聚群，在充分利用风能和波浪能外，还能充分利用太阳能、潮汐能等其它可再生、有规律、无污染的能源集合在同一平台上，实现同一平台的多功能发电。

进一步，本实用新型还提供一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台及集聚群，该海洋发电平台及集聚群，能有效利用海岸线资源，充分兼顾工业产值和渔业产值，并能提供淡化海水。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台，包括发电平台本体，该发电平台本体为一个多边形结构，发电平台本体包括若干个浮筒平台、若干个垂直轴向风力发电机和若干个波浪发电单元。

每个浮筒平台均设置在发电平台本体的角点处，并通过锚固系统固定在海底；每个浮筒平台均包括位于顶部的控制室、位于底部的主浮筒和将控制室和主浮筒相连接的连接浮筒。

每个浮筒平台的顶部均设置一个垂直轴向风力发电机，每个垂直轴向风力发电机均包括一根固定设置于控制室顶部的塔柱和绕塔柱设置的若干片风叶。

每个波浪发电单元均设置在相邻两个浮筒平台之间，形成发电平台本体的若干个边长；每个波浪发电单元与相应的浮筒平台之间均通过支撑架相连接。

每个波浪发电单元均包括若干个若干节波浪发电浮筒，相邻两节波浪发电浮筒之间均通过万向节相连接。

所述连接浮筒的直径小于主浮筒的直径，海平面处于连接浮筒部位。

每个所述主浮筒的底部均设置有一个潮汐能发电单元。

每个所述潮汐能发电单元均包括一根与主浮筒底部固定连接且高度能够升降的活动连接杆、设置于活动连接杆底部的发电机组主体、与发电机组主体相连接的鱼尾形尾板和若干片能够旋转的叶片。

每个所述垂直轴向风力发电机上均设置有一个太阳能发电单元。

每个所述太阳能发电单元均为固定设置于每个垂直轴向风力发电机的塔柱和每片风叶上的太阳能发电板。

所述发电平台本体还包括一个海洋养殖区，该海洋养殖区主要由钩挂于各节波浪发电浮筒上的渔网围合而成，所述渔网上设置有若干根能够上浮和沉降的牵引绳，渔网的中部设置有零浮力圆环，渔网的底部设置有底部支撑框架。

所述主浮筒内设置有能利用剩余电力淡化海水的小型海水淡化装置。

每节所述波浪发电浮筒内均设置有两个液压泵，每个液压泵均带有活塞、活塞杆和液压腔；两个活塞杆分别从波浪发电浮筒的两端穿出，并与万向节固定连接；当波浪上下前后移动时，将拉动活塞杆和活塞移动，从而实现液压发电。

一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台的集聚群，包括沿岛屿呈线状分布或沿海岸线分布的若干个发电平台本体。

本实用新型采用上述结构后，具有如下有益效果：

1.上述多个浮筒平台、多个垂直轴向风力发电机、多个波浪发电单元、以及多个波浪发电单元中波浪发电浮筒间万向节的使用，能解决浮筒平台间刚性联结方式因跨距巨大带来的结构问题，各个垂直轴向风力发电机相互间干扰距离小，发电机组在平台上重心较低，浮筒平台间距小，并能收集波浪能源，减缓波浪对浮筒平台的冲击。

2.充分利用了自然界中的各种绿色能源，除风能和波浪能外，还充分利用太阳能和潮汐能等，这些储量大、可再生、有规律、无污染的能源集合在同一平台上，实现同一平台的多功能发电，充分挖掘了海上风力发电平台的潜力。

3.发电平台本体的各个连接部分均可拆卸组合，便于整个发电平台的安装、组合、维修，并具有一定的抗台风性。

4.各个浮筒平台之间均为柔性连接，可以通过组合变成各种形状，以及上述集聚群的设置，能够适用于不同的海洋环境，应用范围广泛。

5.在实现工业发电的同时，能兼顾渔业养殖，实现同一区域的工业和渔业双用途，空间上扩大了海洋的可利用区域。

6.上述主浮筒内小型海水淡化装置的设置，能充分利用剩余电力淡化海水，能为岛屿和渔民提供宝贵的淡水资源。

附图说明

图1显示了本实用新型一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台的立体结构示意图；

图2显示了本实用新型一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台的侧视图；

图3显示了本实用新型中波浪发电浮筒的剖视图；

图4显示了本实用新型中潮汐能发电单元的结构示意图。

其中有：1.垂直轴向风力发电机；11.塔柱；12.风叶；13.太阳能发电板；2.波浪发电浮筒；21.液压泵；211.活塞杆、211a.防水圈；212.活塞；213.液压腔；213a.出口阀；213b.进口阀；22.储能器；23.液压马达；24.变速箱；25.发电机；26.低压邮箱；27.万向节；28.连接法兰；3.浮筒平台；31.控制室；32.连接浮筒；33.主浮筒；34.锚固系统；4.潮汐能发电单元；41.活动连接杆；42.叶片；43.发电机组主体；44.鱼尾形尾板；5.海洋养殖区；51.渔网；52.牵引绳；53.零浮力圆环；54.底部支撑框架；6.支撑架。

具体实施方式

下面结合附图和具体较佳实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台，包括发电平台本体，该发电平台本体为一个多边形结构，如图1所示，优选为四边形结构，但也可以是三角形、五边形、六边形或其它多边形，均在本申请的保护范围之内。

发电平台本体包括若干个浮筒平台3、若干个垂直轴向风力发电机1、若干个波浪发电单元、若干个潮汐能发电单元4、若干个太阳能发电单元、若干个小型海水淡化装置和一个海洋养殖区5。从而，本申请的多功能组合式海洋发电平台，能集风力、太阳能、潮汐、波浪等多种发电和渔业养殖、海水淡化为一体。

下面本实施例将具体以发电平台本体为四边形结构为例，也即浮筒平台3、垂直轴向风力发电机1、波浪发电单元、潮汐能发电单元4、太阳能发电单元和小型海水淡化装置的数量，均为四个，对本实用新型进行具体的说明。

四个浮筒平台3分别设置在发电平台本体的四个角点处，并通过锚固系统34固定在海底。每个浮筒平台3均包括位于顶部的控制室31、位于底部的主浮筒33和将控制室31和主浮筒33两者相连接的连接浮筒32。与主浮筒33相比，连接浮筒32的直径小于主浮筒33的直径，海平面处于连接浮筒32部位。连接浮筒32的小直径设置，有助于减小波浪冲击时的受力面积。

每个浮筒平台3的顶部均设置一个垂直轴向风力发电机1，垂直轴向风力发电机1的设置，能充分利用各个方向的风能，提高发电效率。

每个垂直轴向风力发电机1均包括一根固定设置于控制室31顶部的塔柱11和绕塔柱11设置的若干片风叶12。每个垂直轴向风力发电机1的发电机部件均位于控制室31内，从而使整个垂直轴向风力发电机1的重心下移，具有较高的抗强风能力。

另外，在每个上述垂直轴向风力发电机1上均设置有一个太阳能发电单元。太阳能发电单元优选为太阳能发电板13，太阳能发电板13优选覆盖在每个塔柱11和每片风叶12的表面。在风力发电的同时，风叶12能够大面积的吸收太阳能，实现太阳能发电。作为替换，太阳能发电板13也可仅覆盖在塔柱11表面或覆盖在部分风叶12的表面。

每个主浮筒33的底部均设置有一个潮汐能发电单元4。

如图4所示，每个潮汐能发电单元4均包括一根与主浮筒33底部固定连接且高度能够升降的活动连接杆41、设置于活动连接杆41底部的发电机组主体43、与发电机组主体43相连接的鱼尾形尾板44和若干片能够旋转的叶片42。叶片42优选为三片，三片叶片42优选均布安装在发电机组主体43中风力涡轮机的主动转动轴上。

每个潮汐能发电单元4均浸没在水中，鱼尾形尾板44能使潮汐能发电单元4整体跟随海流自动旋转至来流方向。

进一步，主浮筒33内设置有能利用剩余电力淡化海水的小型海水淡化装置，从而能为岛屿和渔民提供宝贵的淡水资源。

四个波浪发电单元均设置在相邻两个浮筒平台3之间，形成发电平台本体的四个边长。每个波浪发电单元与相应的浮筒平台3之间均通过支撑架6相连接。支撑架6的形状，如图1所示，优选为V型。

每个波浪发电单元均包括若干个若干节波浪发电浮筒2，相邻两节波浪发电浮筒2之间均通过万向节27相连接。

如图3所示，每节波浪发电浮筒2内均设置有两个同轴设置的液压泵21，两个液压泵21分别位于波浪发电浮筒2的内部两端。

每个液压泵21均带有活塞212、活塞杆211和液压腔213。两个活塞杆211分别从波浪发电浮筒2的两端穿出，活塞杆211与波浪发电浮筒2相接触的部位设置均设置有一个防水圈211a。

每个活塞杆211的穿出端，通过连接法兰28与万向节27固定连接。

每个液压腔213的顶部设置有一个出口阀213a，每个液压腔213的底部设置有一个进口阀213b。

每节波浪发电浮筒2的中部均设置有与两个出口阀213a相连接的储能器22，储能器22与液压马达23相连接，液压马达23的两端各通过一个低压油箱26与出口阀213b相连接，液压马达23的一侧还连接有变速箱24和发电机25。

当波浪上下前后移动时，上述波浪发电浮筒2，能实现液压发电。

波浪发电浮筒2液压发电的原理如下：

波浪发电浮筒2跟随波浪上下前后移动，拉压液压泵21的活塞212上下移动，使液压腔213内的容积频繁的增大和缩小，从而反复完成液压泵21的吸油和压油过程，将机械运动转变为液体的压力能。当活塞212向内压缩时，液压油通过出口阀213a进入储能器22，然后带动液压马达23转动，流经变速箱24带动发电机25转动，实现发电；同时，液压油从液压马达23流出进入低压油箱26，当活塞212向外拉伸时，低压油箱26内的液压油，经过进口阀213b流回液压腔213中。

如图1所示，上述海洋养殖区5主要由钩挂于各节波浪发电浮筒2上的渔网51围合而成，渔网51优选为多节的，能实现深海鱼种和浅海鱼种的多层次养殖。

渔网51沿多边形的周向，均匀设置有若干根能够上浮和沉降的牵引绳52，牵引绳52的上浮和沉降优选由设置在控制室31内的电动绞盘52进行控制，从而便于养殖和收获。

渔网51的中部设置有零浮力圆环54，零浮力圆环54的重力与浮力相等；渔网51的底部设置有底部支撑框架55。

上述海洋养殖区5的设置，实现同一区域的工业和渔业双用途，空间上扩大了海洋的可利用区域。

一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台的集聚群，包括沿岛屿呈线状分布或沿海岸线分布的若干个上述发电平台本体。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：

包括发电平台本体，该发电平台本体为一个多边形结构，发电平台本体包括若干个浮筒平台、若干个垂直轴向风力发电机和若干个波浪发电单元；

每个浮筒平台均设置在发电平台本体的角点处，并通过锚固系统固定在海底；每个浮筒平台均包括位于顶部的控制室、位于底部的主浮筒和将控制室和主浮筒相连接的连接浮筒；

每个浮筒平台的顶部均设置一个垂直轴向风力发电机，每个垂直轴向风力发电机均包括一根固定设置于控制室顶部的塔柱和绕塔柱设置的若干片风叶；

每个波浪发电单元均设置在相邻两个浮筒平台之间，形成发电平台本体的若干个边长；每个波浪发电单元与相应的浮筒平台之间均通过支撑架相连接；

每个波浪发电单元均包括若干个若干节波浪发电浮筒，相邻两节波浪发电浮筒之间均通过万向节相连接。

2.根据权利要求1所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：所述连接浮筒的直径小于主浮筒的直径，海平面处于连接浮筒部位。

3.根据权利要求1所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：每个所述主浮筒的底部均设置有一个潮汐能发电单元。

4.根据权利要求3所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：每个所述潮汐能发电单元均包括一根与主浮筒底部固定连接且高度能够升降的活动连接杆、设置于活动连接杆底部的发电机组主体、与发电机组主体相连接的鱼尾形尾板和若干片能够旋转的叶片。

5.根据权利要求4所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：每个所述垂直轴向风力发电机上均设置有一个太阳能发电单元。

6.根据权利要求5所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：每个所述太阳能发电单元均为固定设置于每个垂直轴向风力发电机的塔柱和每片风叶上的太阳能发电板。

7.根据权利要求6所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：所述发电平台本体还包括一个海洋养殖区，该海洋养殖区主要由钩挂于各节波浪发电浮筒上的渔网围合而成，所述渔网上设置有若干根能够上浮和沉降的牵引绳，渔网的中部设置有零浮力圆环，渔网的底部设置有底部支撑框架。

8.根据权利要求7所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：所述主浮筒内设置有能利用剩余电力淡化海水的小型海水淡化装置。

9.根据权利要求1所述的能集聚的多功能组合式海洋发电平台，其特征在于：每节所述波浪发电浮筒内均设置有两个液压泵，每个液压泵均带有活塞、活塞杆和液压腔；两个活塞杆分别从波浪发电浮筒的两端穿出，并与万向节固定连接；当波浪上下前后移动时，将拉动活塞杆和活塞移动，从而实现液压发电。

10.一种能集聚的多功能组合式海洋发电平台的集聚群，其特征在于：包括沿岛屿呈线状分布或沿海岸线分布的若干个发电平台本体。