CN206206074U - 一种新型海上风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

一种新型海上风力发电设备，采用风帆收集风能，风帆由中低空的船帆、中高空的风筝帆构成。风帆安装于拖拽船之上，将风能转化的风动力传递给拖拽船。多个拖拽船通过缆绳与位置固定的发电船连接，风动力驱动拖拽船并带动缆绳运动，缆绳将力传递给发电船上的发电装置，并最终转化为电能。

Description

一种新型海上风力发电设备
技术领域
本发明涉及风能发电技术领域，特别是用于海上或者湖面等宽广水域的风力发电装置。
背景技术
风能是没有公害的能源之一。而且它取之不尽，用之不竭。风能作为一种清洁的可再生能源，越来越受到世界各国的重视。我国幅员辽阔，是一个风力资源丰富的国家，加快海上风电项目建设，对于促进沿海地区治理大气雾霾、调整能源结构和转变经济发展方式具有重要意义。
陆上风力发电机，多半时间都处于停机或低负荷状态，部分风电场的风机虽然在转动，但发电量不高，年平均发电功率很小。海上风力发电机由于风力资源丰富、风速稳定、对环境的负面影响较少、机组制造更容易大型化、可以大规模开发等优势，一直受到风电开发商的关注。但是，海上风力发电机存在施工困难、对风机质量和可靠性要求高、制造成本高、运行维护难等弊端，限制了海上风电项目的进一步发展。
海上风力发电的大规模开发利用，技术上还有待于取得新的突破，必须大幅降低海上风电的单位造价。
发明内容
本发明的目的是提供一种经济、新颖、可靠的新型海上风力发电装置。
为了解决常规风电的一些弊端，本发明采用以下技术方案。
1、采用风帆收集风能，风帆由中低空的船帆、中高空的风筝帆构成。当然也可只配置船帆或者风筝帆。
2、风帆安装于拖拽船之上，将风能转化的风动力传递给拖拽船。拖拽船配置有风帆控制系统、航向系统、动力系统、定位系统等。
3、也可简化拖拽船的结构，设计为具有最基本的风帆安装以及风帆控制功能的漂浮体。
4、多个拖拽船通过缆绳与位置固定的发电船连接，风动力驱动拖拽船并带动缆绳运动，缆绳将力传递给发电船上的发电装置，并最终转化为电能。
5、拖拽船一般有两组，其中一组扬帆远离发电船时另一组收帆返回，交替运行。当然也可设计为单组或多组。
6、发电船配置有动力转化系统、发电系统、缆绳控制系统、控制系统等，如果采用船式发电船，则需配置航向系统、动力系统、定位系统等。其中动力转化设备可将缆绳的牵引力转化为发电机的驱动力带动发电机发电。缆绳控制设备可收紧与释放缆绳。
7、发电船通过缆绳固定于海底的基础之上。当然也可以固定在陆地、岛屿、人造岛屿、凸出海面的基础之上。
与常规风力发电设备相比，本发明最大的优势在于风帆造价低廉，性能可靠，风帆面积可以做得很大，解决了风能能量密度小难收集的技术瓶颈。可大幅降低单位功率成本，缩短投资回收期。
其次，常规海上风电设备，必须考虑台风、地震、海啸等极端灾害天气的影响，从海底基础、塔柱、叶片等各个环节均会大幅度增加安全冗余，投资大幅上升。本发明所涉及的新型风力发电设备，便于移动和转场，可躲避台风。且本发明主体设备均漂浮于海面，地震、海啸等灾害几乎无影响。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
图2为风力转化与发电系统结构示意图。
图中：1为发电船，2为拖拽船，3为船帆，4为风筝帆，5为牵引缆绳，6为固定缆绳，7为固定基础，1-1为发电机，1-2为卷筒，1-3为自动排线器，1-4为导向轮，1-5为制动器，1-6为卷筒离合器，1-7为增速机，1-8为电动机，1-9为电动机离合器，1-10为发电机离合器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进一步阐述。
如图1所示，新型海上风力发电装置包括发电船1，拖拽船2，船帆3，风筝帆4，连接发电船与拖拽船的牵引缆绳5，固定缆绳6，固定基础7。整套装置通过拖拽船2收集风能，再通过牵引缆绳3将风能传递给发电船1的发电设备发电。本风力发电装置可以根据风向的不同，以固定基础4为中心进行自动调整，保证风力发电装置运行在最佳风向。
如图2所示，风力转化与发电系统上配置有风力转化与发电系统，发电机1-1，卷筒1-2，自动排线器1-3，导向轮1-4，制动器1-5，卷筒离合器1-6，增速机1-7，电动机1-8，电动机离合器1-9，发电机离合器1-10等。
一组拖拽船2扬帆收集风能，带动牵引缆绳5移动，牵引缆绳5通过导向轮1-4将力传递到卷筒1-2上，卷筒驱动增速机1-7转动，增速机1-7在驱动另一组拖拽船2返回的同时，富裕的驱动力驱动发电机1-1发电。当扬帆的一组拖拽船2行驶到预定截止位置，收帆返航，另一组已返回的拖拽船2开始扬帆开始驱动发电。两组拖拽船2交替运行。
根据需要也可设计为单组或多组拖拽船运行模式。单组拖拽船为间断发电运行模式，依靠电力或者其他动力返回到初始位置。
初始状态时，两组拖拽船均为回收状态。当海上风力达到发电要求时，拖拽船与发电船均在风力作用下达到顺风的最佳位置状态。开启一组拖拽船并开始发电，另外一组拖拽船维持回收状态不变。做功的一组拖拽船达到最远航程时，该组拖拽船开始回收，另一组拖拽船开始做功发电，两组拖拽船交替运行，进入正常工作状态。
根据需要，本风力发电装置可收回拖拽船，进行远距离转场，进行转场发电或者躲避极端天气。
回收拖拽船2时，一组拖拽船返回到停止位置时，分离该组卷筒离合器1-6，启动该组制动器1-5。另外一组拖拽船则靠电动机1-8驱动返回，首先分离发电机离合器1-10，然后吸合电动机离合器1-9，电动机1-8送电工作，通过增速机1-7逆向工作，即可将另一组拖拽船收回。
上面描述的只是一个实例的具体实施方式，根据需要，增速机也可设计为行星齿轮增速机，或设计为增速型液力偶合器。根据增速机的不同特性，当有必要时，可设计单独的拖拽船回收减速机。
以上所述仅为本专利的一个实例而已，并不用以限制本发明，凡在本专利的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种新型海上风力发电设备，其特征在于：包括拖拽船、发电船、牵引缆绳、固定缆绳以及固定基础，所述拖拽船包括船帆、风筝帆、风帆控制系统、航向系统、动力系统、定位系统；
所述发电船配置有增速机、发电机、卷筒、自动排线器、导向轮、制动器、卷筒离合器、电动机、电动机离合器、发电机离合器；
所述拖拽船通过牵引缆绳与发电船相连；
所述发电船通过固定缆绳与固定基础相连。
2.根据权利要求1所述的新型海上风力发电设备，其特征在于：所述的拖拽船有两组，其中一组扬帆远离发电船时另一组收帆回收，交替运行。
3.根据权利要求1所述的新型海上风力发电设备，其特征在于：所述的发电船可以根据风向的不同，以固定基础为中心进行自动调整位置，保证风力发电设备运行在最佳风向。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107237712A (zh) * 2017-06-09 2017-10-10 刘恩均 环柔索帆翼流体能转换装置
CN108061011A (zh) * 2017-12-06 2018-05-22 天津大学 海上无人机风力发电平台
CN111712630A (zh) * 2017-12-22 2020-09-25 维斯塔斯风力系统有限公司 包括空中风能系统的风能场的控制

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