CN207960842U - 一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于海洋可再生能源应用技术领域，尤其涉及一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，以Spar平台为基础的风机、垂直轴潮流能集成的发电结构，包括Spar浮式风力发电系统和潮流能发电系统。本实用新型的Spar浮式风力发电系统结构简单、稳定性高、适用于中远海区域、安装简便、适用水深广。将海上风电同潮流能发电装置相结合，共用Spar平台、锚泊线、变压、输电等设备，提高了系统的发电性能，增加了发电总量，有效地利用了海洋可再生能源，降低了投资成本，加快了商业化的应用。本实用新型的潮流能发电系统的外部支撑采用圆柱外型，降低了波浪载荷，最大限度的利用了潮流能，同时也保证了结构的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型属于海洋可再生能源应用技术领域，尤其涉及一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，是以单柱浮式平台(Spar)为基础，将风能和潮流能相结合的一种深海能源系统。
背景技术
海洋蕴含着丰富的可再生能源。风力发电是现在乃至未来最具可规模化和商业化的可再生能源，海上风电是未来清洁能源发展的新方向，受到各国学者和专家的广泛关注。发展海上风电对调整我国的能源结构、发展绿色能源和治理空气污染都具有重要意义。风能丰富的中远海区域往往都有丰富的潮流能，而潮流能发电不受洪水、枯水等水文因素影响，不用筑坝、机动性强，输出功率比较稳定。但是，潮流能开发环境恶劣，一次性投资大，设备费用高，能量转化率低，安装维护和电力传输等都存在一系列技术问题，一定程度上制约了其商业化的发展。对于海上风机而言，随着水深的增加，固定式风机的建造成本将急剧增加，对于水深超过60米的水域，一般均采用浮式基座，其中单柱式平台因其水线面小，通过压载舱的作用，重心位于水面以下很深的位置，具有较好的稳性，同时其固有周期远离海洋能量集中频带，运动稳定，安全性能好，但其造价相对较高。
潮流能发电装置分为水平轴和垂直轴发电装置，其中垂直轴发电装置因不受来流方向的影响，结构简单，所以应用前景十分广泛。
将海上浮式风机与潮流能发电装置相结合，可以优势互补，有效的降低海上风力发电成本，提高潮流能利用效率，提高整体发电系统的经济性，是解决海洋可再生能源综合利用的有效途径。
实用新型内容
本实用新型提供了一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，风机装置和潮流能装置共用支撑结构和电力运输系统。在中远海域中利用Spar 平台的大浮筒和锚链建立风能、垂直轴潮流能系统一体的集成发电系统。该系统充分利用了海洋可再生能源，提高了垂直轴水轮机的利用效率，解决了潮流能不稳定性的缺点，降低了系统的发电总成本，提高了风电场的整体的经济效益。
本实用新型的技术方案：
一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，以Spar平台为基础的风机、垂直轴潮流能集成的发电结构，包括Spar浮式风力发电系统和潮流能发电系统；
所述的Spar浮式风力发电系统包括两台风机1、吊索2、箭头式支架3、塔筒4、Spar平台5、锚泊线6和电力传输系统；所述的两个风机1通过箭头式支架3与塔筒4相连，两个风机1通过吊索2相连，塔筒4与Spar平台5相连，通过三根锚泊线6分别固定在海床上；
所述的潮流能发电机7固定在Spar平台5底部，潮流能发电机7包括外部 H结构8、传动结构9、外部支撑框架结构10、中心圆柱轴结构11和钢梁12；所述的外部H结构8有三个叶片，三个叶片周向均匀分布；叶片通过其上的连接槽固定在展臂的槽连接口上，通过展臂与中心圆柱轴结构11相连，尽可能提高潮流能的利用率；所述的外部支撑框架结构10通过三个钢梁12焊接而成，外部支撑框架结构10与外部H结构8通过传动结构9相连为一体，三个叶片与来流方向一致，不需要调整结构所在平面，实现潮流能发电。
所述的潮流能发电机7是垂直轴潮流能发电机。
本实用新型充分利用了Spar平台的浮筒结构，和潮流能发电装置共享支撑结构和电力传输系统。
本实用新型的有益效果：
1、Spar浮式风机结构简单、稳定性高、适用于中远海区域、安装简便、适用水深广。
2、将海上风电同潮流能发电装置相结合，共用Spar平台、锚泊线结构、变压、输电等设备，提高了系统的发电性能，增加了发电总量，有效地利用了海洋可再生能源，降低了投资成本，加快了商业化的应用。
3、潮流能装置的外部支撑采用圆柱外型，降低了波浪载荷，最大限度的利用了潮流能，同时也保证了结构的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型的浮式风机和潮流能装置集成的发电系统结构图。
图2是本实用新型的潮流能发电装置7的结构示意图。
图中：1风机；2吊索；3箭头式支架；4塔筒；5Spar平台；6锚泊线；
7潮流能发电机；8外部H结构；9传动结构；10外部支撑框架结构；
11中心圆柱轴结构；12钢梁。
具体实施方式
为了加深对本实用新型的理解，下面结合附图和技术方案，对实用新型作进一步说明：
图1和图2出示了本实用新型所述的一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统的实施方式。
实施方法：风机1在风力作用下发出电能；垂直轴潮流能发电系统的外部 H结构8在来流的推动下做旋转运动，从而将潮流能转化成旋转轴的机械能，通过发电装置转化成电能，风机1产生的电能和潮流能发电机7产生的电能汇集后，通过传输系统输送至电网，以供陆地用户使用。
一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统的的施工安装流程如下：首先，利用现有的Spar平台5浮式风机施工工艺，将Spar平台5通过施工船运至指定海域，然后将已经在岸上组装完毕的潮流能发电系统安装到Spar 平台5的底部；将Spar平台5扶正，用三个锚泊线6分别于海底海床相连，最后安装塔筒4和顶部的风机1，完成基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统的施工安装。
本实用新型采用的Spar平台5基础稳定性高，安装施工简单，成本较低；风机1和潮流能发电机7共享一个支撑结构和电力输送配套系统，使两者有机的结合在一起，在一定程度上降低了发电的成本，结构更加稳定，抗波浪载荷和风载荷能力显著增强，更进一步说明了本实用新型的可实施性，有显著的技术性，为实现海上风力发电和潮流能集成发电系统的可规模化和商业提供了一些建议。
Claims (2)
1.一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，其特征在于，所述的深海能源集成系统以Spar平台为基础的风机、垂直轴潮流能集成的发电结构，包括Spar浮式风力发电系统和潮流能发电系统；
所述的Spar浮式风力发电系统包括两台风机(1)、吊索(2)、箭头式支架(3)、塔筒(4)、Spar平台(5)、锚泊线(6)和电力传输系统；所述的两个风机(1)通过箭头式支架(3)与塔筒(4)相连，两个风机(1)通过吊索(2)相连，塔筒(4)与Spar平台(5)相连，通过三根锚泊线(6)分别固定在海床上；
所述的潮流能发电机(7)固定在Spar平台(5)底部，潮流能发电机(7)包括外部H结构(8)、传动结构(9)、外部支撑框架结构(10)、中心圆柱轴结构(11)和钢梁(12)；所述的外部H结构(8)有三个叶片，三个叶片周向均匀分布；叶片通过其上的连接槽固定在展臂的槽连接口上，通过展臂与中心圆柱轴结构(11)相连，尽可能提高潮流能的利用率；所述的外部支撑框架结构(10)通过三个钢梁(12)焊接而成，外部支撑框架结构(10)与外部H结构(8)通过传动结构(9)相连为一体，三个叶片与来流方向一致，不需要调整结构所在平面，实现潮流能发电。
2.根据权利要求1所述的基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，其特征在于，所述的潮流能发电机(7)是垂直轴潮流能发电机。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108252866A (zh) * | 2018-03-06 | 2018-07-06 | 大连理工大学 | 一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统 |
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2018
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