CN207974921U - 一种小型海上风力发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种小型海上风力发电系统，涉及风力发电技术领域。小型海上风力发电系统，包括：漂浮基座，漂浮基座的数量为多个，漂浮基座包括半球部和防倾覆部，环状防倾覆部的一侧与半球部的端面一侧相接，半球部和防倾覆部围成能够容纳物品的一端开口的漂浮腔。小型风力发电机，小型风力发电机包括塔架、发电机和风轮，风轮与发电机连接，发电机与塔架的一端连接，塔架的另外一端与半球部连接，塔架位于漂浮腔内且位于半球部的中央，风轮高出漂浮腔。固定组件，固定组件包括悬浮框、限位缆和基座沉管，悬浮框具有容纳通孔，基座沉管与悬浮框通过限位缆连接。小型海上风力发电系统实现了在岛屿附近的海上发电的功能，节约成本，降低污染。

Description

一种小型海上风力发电系统

技术领域

本实用新型涉及风力发电技术领域，具体而言，涉及一种小型海上风力发电系统。

背景技术

风力发电是指把风的动能转为电能。风是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大，因此越来越多的国家更加重视风力发电。

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。其蕴量巨大，全球的风能约为2.74×10^9MW，其中可利用的风能为2×10^7MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

风力发电机是将风能转换为机械功，机械功带动转子旋转，最终输出交流电的电力设备。一般把发电功率在10千瓦及其以下的风力发电机称作小型风力发电机。小型风力发电机主要有以下几部分组成：风轮、发电机、回转体、调速机构、调向机构、刹车机构和塔架。

现有的一些岛屿上也需要电能供应，对于一些电力需求大的岛屿而言：

大型的发电系统会耗费过多的成本，不够适用；

小型发电机，如柴油发电机等会造成污染，且电力供应不能够支撑岛屿上的较大范围用电。

因此，需要一种新的发电系统来解决上述问题，为岛屿提供电力支持。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种小型海上风力发电系统，其能够用于一些岛屿的供电。

本实用新型的实施例是这样实现的：

本实用新型的实施例提供了一种小型海上风力发电系统，包括：

漂浮基座，所述漂浮基座的数量为多个，所述漂浮基座包括半球部和防倾覆部，所述防倾覆部呈环状，环状所述防倾覆部的一侧与所述半球部的端面一侧相接，所述防倾覆部和所述半球部为同一个球体的两个部分，所述半球部和所述防倾覆部围成能够容纳物品的一端开口的漂浮腔；

小型风力发电机，所述小型风力发电机的数量和所述漂浮基座的数量对应，所述小型风力发电机包括塔架、发电机和风轮，所述风轮与所述发电机连接，所述发电机与所述塔架的一端连接，所述塔架的另外一端与所述半球部连接，所述塔架位于所述漂浮腔内且位于所述半球部的中央，所述风轮高出所述漂浮腔；

固定组件，所述固定组件包括悬浮框、限位缆和基座沉管，所述悬浮框的内部为中空结构，所述悬浮框具有多个用于容纳所述漂浮基座的容纳通孔，所述容纳通孔的直径小于所述半球部的最大直径，所述基座沉管与所述悬浮框通过所述限位缆连接，所述基座沉管用于布设于海床；

所述漂浮基座排水所产生的浮力大于所述漂浮基座与所述小型风力发电机的重力，所述基座沉管的重力远大于所述漂浮基座排水所产生的浮力，所述限位缆的长度大于所述漂浮基座在自由漂浮时所述半球部的底部到所述基座沉管的最短距离。

另外，根据本实用新型的实施例提供的小型海上风力发电系统，还可以具有如下附加的技术特征：

在本实用新型的可选实施例中，所述漂浮基座还包括封膜，所述封膜与所述防倾覆部的远离所述半球部的一侧连接且与所述塔架连接，所述封膜将所述漂浮腔的开口封闭。

在本实用新型的可选实施例中，所述漂浮基座还包括连接筋杆，所述连接筋杆的一端与所述半球部的内壁连接，所述连接筋杆的另外一端与所述塔架连接。

在本实用新型的可选实施例中，所述连接筋杆的数量为多个，将多个所述连接筋杆分层，与所述半球部的连接点共圆且共圆的圆面与所述半球部的端面平行的所述连接筋杆为同一层；

沿着所述半球部的顶点向端面的方向，每层所述连接筋杆的重量依次减小。

在本实用新型的可选实施例中，所述连接筋杆的重量从与所述半球部连接处到与所述塔架连接处逐渐减小。

在本实用新型的可选实施例中，所述漂浮基座的所述连接筋杆的层数为两层，分别为第一筋杆层和第二筋杆层，所述第一筋杆层与所述半球部的连接处相较于所述第二筋杆层与所述半球部的连接处更靠近所述半球部的顶点，所述第一筋杆层与所述塔架的连接处相较于所述第二筋杆层与所述塔架的连接处更为远离所述半球部的顶点。

在本实用新型的可选实施例中，所述半球部的顶点处具有传输孔，所述传输孔用于供电力传输线缆以及通信电缆通过，使得所述小型风力发电机发的电能够传输到所述小型海上风力发电系统以外的地方，且使得所述小型海上风力发电系统以外的地方的控制指令能够传达至所述小型风力发电机。

在本实用新型的可选实施例中，所述小型海上风力发电系统包括避雷针，所述避雷针设置于所述悬浮框，所述漂浮基座采用绝缘材料制作。

在本实用新型的可选实施例中，所述基座沉管的一部分插入海床。

在本实用新型的可选实施例中，所述限位缆连接于所述悬浮框的边沿，所述基座沉管安装点相互间的连线构成的图形的外轮廓与所述悬浮框的轮廓相似。

本实用新型的有益效果是：

小型海上风力发电系统通过漂浮基座、小型风力发电机以及固定组件的配合，实现了在岛屿附近的海上发电的功能，既节约了成本不用架设大型海上风机，又避免了传统的柴油发电机带来的供电不足以及产生污染的弊端，结构可靠而稳定。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型的实施例提供的小型海上风力发电系统的一个视角下的示意图；

图2为图1的另一个视角下的示意图；

图3为单个漂浮基座、单个小型风力发电机及部分悬浮框的示意图；

图4为悬浮框的示意图。

图标：100-小型海上风力发电系统；10-漂浮基座；11-半球部；112-传输孔；13-防倾覆部；15-封膜；17-连接筋杆；172-第一筋杆层；174-第二筋杆层；101-漂浮腔；30-小型风力发电机；31-塔架；33-发电机；35-风轮；51-悬浮框；511-容纳通孔；53-限位缆；55-基座沉管；60-避雷针；200-海床。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

实施例

请参照图1至图4，本实施例提供了一种小型海上风力发电系统100，包括：

漂浮基座10，漂浮基座10的数量为多个，漂浮基座10包括半球部11和防倾覆部13，防倾覆部13呈环状，环状防倾覆部13的一侧与半球部11的端面一侧相接，防倾覆部13和半球部11为同一个球体的两个部分，半球部11和防倾覆部13围成能够容纳物品的一端开口的漂浮腔101；

小型风力发电机30，小型风力发电机30的数量和漂浮基座10的数量对应，小型风力发电机30包括塔架31、发电机33和风轮35，风轮35与发电机33连接，发电机33与塔架31的一端连接，塔架31的另外一端与半球部11连接，塔架31位于漂浮腔101内且位于半球部11的中央，风轮35高出漂浮腔101；

固定组件，固定组件包括悬浮框51、限位缆53和基座沉管55，悬浮框51的内部为中空结构，悬浮框51具有多个用于容纳漂浮基座10的容纳通孔511，容纳通孔511的直径小于半球部11的最大直径，基座沉管55与悬浮框51通过限位缆53连接，基座沉管55用于布设于海床200；

漂浮基座10排水所产生的浮力大于漂浮基座10与小型风力发电机30的重力，基座沉管55的重力远大于漂浮基座10排水所产生的浮力，限位缆53的长度大于漂浮基座10在自由漂浮时半球部11的底部到基座沉管55的最短距离。

其中，小型风力发电机30的结构可以参照现有技术，此处不再赘述。

具体的，漂浮基座10还包括封膜15，封膜15与防倾覆部13的远离半球部11的一侧连接且与塔架31连接，封膜15将漂浮腔101的开口封闭。

为了提高小型风力发电机30的稳定性，漂浮基座10还包括连接筋杆，连接筋杆的一端与半球部11的内壁连接，连接筋杆的另外一端与塔架31连接。

详细的，连接筋杆的数量为多个，将多个连接筋杆分层，与半球部11的连接点共圆且共圆的圆面与半球部11的端面平行的连接筋杆为同一层；

沿着半球部11的顶点向端面的方向，每层连接筋杆的重量依次减小。

更为详细的，连接筋杆的重量从与半球部11连接处到与塔架31连接处逐渐减小。

在本实施例中，漂浮基座10的连接筋杆的层数为两层，分别为第一筋杆层172和第二筋杆层174，第一筋杆层172与半球部11的连接处相较于第二筋杆层174与半球部11的连接处更靠近半球部11的顶点，第一筋杆层172与塔架31的连接处相较于第二筋杆层174与塔架31的连接处更为远离半球部11的顶点。

也即是第一筋杆层172和第二筋杆层174是交错分布的，这样即便有一些连接筋杆发生断裂等不良状况，相互间也能够有一定的支撑，避免整体结构同时崩塌。

可以理解的是，除了两层连接筋杆的方案外，也可以有其他数量的连接筋杆层的方案，其设置时同样可以选择上述的交错设置的方案，以提高结构的可靠性。

具体的，半球部11的顶点处具有传输孔112，传输孔112用于供电力传输线缆以及通信电缆通过，使得小型风力发电机30发的电能够传输到小型海上风力发电系统100以外的地方，且使得小型海上风力发电系统100以外的地方的控制指令能够传达至小型风力发电机30。

在顶点处设置传输孔112一方面利于整体结构的规整，提高稳定性，另一方面，也是提供的一个传输的通道，保障发电的实际可用。

考虑到有时会遇到雷雨天气，小型海上风力发电系统100包括避雷针60，避雷针60设置于悬浮框51，漂浮基座10采用绝缘材料制作。这样可以避免雷电直接对小型风力发电机30造成破坏，保障整体系统的安全性。

关于基座沉管55，具体的是，基座沉管55的一部分插入海床200。并且是以垂直的方式，在轴向插入海床200。

更具体的是，限位缆53连接于悬浮框51的边沿，基座沉管55安装点相互间的连线构成的图形的外轮廓与悬浮框51的轮廓相似。

这样可以在海床200上有更好的固定效果，避免海床200过于柔软影响基座沉管55的定位，使得基座沉管55有一个相互间的稳定。

本实施例的原理是：

海上的风能巨大，合理利用风能来发电能够解决一些岛屿的电力供应问题，为了能够让需要供电而又不适于进行大型海上风机安装的岛屿利用风力来供电，本实施例设计了一种小型海上风力发电系统100。

具体的，漂浮基座10的半球部11以及防倾覆部13在安装到位后，半球部11位于悬浮框51内，半球部11位于海里的部分的排水量需要达到排水的浮力大于漂浮基座10以及小型风力发电机30的重力的要求，这样可以避免小型风力发电机30下沉，并且，即便是单个的漂浮基座10和小型风力发电机30放置于海里也能不沉，这样可以避免有紧急情况时，小型风力发电机30沉入海中。

考虑到海里风浪会比较多，因此设置了防倾覆部13来防止海水进入到半球部11。进一步的，考虑到下雨的情况，还设置了封膜15来使得漂浮基座10内部能够与外部分隔，避免进水而增加重力，导致下沉。

为了进一步提高稳定性，本实施例设计了连接筋杆，通过对小型风力发电机30的安装位置以及连接筋杆的重量分布设计，使得小型风力发电机30以及漂浮基座10整体的重力主要集中在半球部11并且集中在半球部11往下的区域，最大程度保障整体漂浮时不容易倾倒，确保使用的可靠性。

而为了进一步增强整体系统发电时的可靠性。本实施例使用了固定组件，使得多个漂浮基座10相互间联结起来。

悬浮框51可以进一步增加浮力，并且使得多个漂浮基座10能够协动起来，更具整体性，然后通过限位缆53来连接基座沉管55，使得多个漂浮基座10能够在一定的范围内被限制住，而不是完全固定或者完全自由飘荡，这样既不会完全与海浪的冲击硬抗，又不会由于自由飘荡而导致无法可靠地发电。

而限位缆53长度的设计，又使得漂浮基座10不会被基座沉管55往下沉的方向拉拽，只是被限制着漂浮的区域。

通过这一系列稳定性的保障设计以及漂浮的保障设计，使得小型风力发电机30能够在海上进行发电，将整个系统安装在一些岛屿的附近，即可为岛屿上的用电提供支持，既利用了清洁能源，避免污染，又节约了供电成本，十分实用。

综上所述，本实用新型的小型海上风力发电系统100通过漂浮基座10、小型风力发电机30以及固定组件的配合，实现了在岛屿附近的海上发电的功能，既节约了成本不用架设大型海上风机，又避免了传统的柴油发电机33带来的供电不足以及产生污染的弊端，结构可靠而稳定。

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)

1.一种小型海上风力发电系统，其特征在于，包括：

漂浮基座，所述漂浮基座的数量为多个，所述漂浮基座包括半球部和防倾覆部，所述防倾覆部呈环状，环状所述防倾覆部的一侧与所述半球部的端面一侧相接，所述防倾覆部和所述半球部为同一个球体的两个部分，所述半球部和所述防倾覆部围成能够容纳物品的一端开口的漂浮腔；

小型风力发电机，所述小型风力发电机的数量和所述漂浮基座的数量对应，所述小型风力发电机包括塔架、发电机和风轮，所述风轮与所述发电机连接，所述发电机与所述塔架的一端连接，所述塔架的另外一端与所述半球部连接，所述塔架位于所述漂浮腔内且位于所述半球部的中央，所述风轮高出所述漂浮腔；

固定组件，所述固定组件包括悬浮框、限位缆和基座沉管，所述悬浮框的内部为中空结构，所述悬浮框具有多个用于容纳所述漂浮基座的容纳通孔，所述容纳通孔的直径小于所述半球部的最大直径，所述基座沉管与所述悬浮框通过所述限位缆连接，所述基座沉管用于布设于海床；

所述漂浮基座排水所产生的浮力大于所述漂浮基座与所述小型风力发电机的重力，所述基座沉管的重力远大于所述漂浮基座排水所产生的浮力，所述限位缆的长度大于所述漂浮基座在自由漂浮时所述半球部的底部到所述基座沉管的最短距离。

2.根据权利要求1所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述漂浮基座还包括封膜，所述封膜与所述防倾覆部的远离所述半球部的一侧连接且与所述塔架连接，所述封膜将所述漂浮腔的开口封闭。

3.根据权利要求1所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述漂浮基座还包括连接筋杆，所述连接筋杆的一端与所述半球部的内壁连接，所述连接筋杆的另外一端与所述塔架连接。

4.根据权利要求3所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述连接筋杆的数量为多个，将多个所述连接筋杆分层，与所述半球部的连接点共圆且共圆的圆面与所述半球部的端面平行的所述连接筋杆为同一层；

沿着所述半球部的顶点向端面的方向，每层所述连接筋杆的重量依次减小。

5.根据权利要求4所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述连接筋杆的重量从与所述半球部连接处到与所述塔架连接处逐渐减小。

6.根据权利要求4所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述漂浮基座的所述连接筋杆的层数为两层，分别为第一筋杆层和第二筋杆层，所述第一筋杆层与所述半球部的连接处相较于所述第二筋杆层与所述半球部的连接处更靠近所述半球部的顶点，所述第一筋杆层与所述塔架的连接处相较于所述第二筋杆层与所述塔架的连接处更为远离所述半球部的顶点。

7.根据权利要求1所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述半球部的顶点处具有传输孔，所述传输孔用于供电力传输线缆以及通信电缆通过，使得所述小型风力发电机发的电能够传输到所述小型海上风力发电系统以外的地方，且使得所述小型海上风力发电系统以外的地方的控制指令能够传达至所述小型风力发电机。

8.根据权利要求1所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述小型海上风力发电系统包括避雷针，所述避雷针设置于所述悬浮框，所述漂浮基座采用绝缘材料制作。

9.根据权利要求1所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述基座沉管的一部分插入海床。

10.根据权利要求1所述的小型海上风力发电系统，其特征在于，所述限位缆连接于所述悬浮框的边沿，所述基座沉管安装点相互间的连线构成的图形的外轮廓与所述悬浮框的轮廓相似。