CN208669505U - 一种海洋中组合型发电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型属于新能源发电领域,具体涉及一种海洋中组合型发电装置;该装置包括海面支撑平台、海浪起伏发电模块、海流旋转发电模块、风力发电模块、浮体导流模块;海浪起伏发电模块通过平面四杆机构连接在海面支撑平台的三角上;海流旋转发电模块分布在海面支撑平台的三边的下方;海面支撑平台的中心上设有风力发电模块;整个平台呈三角形分布,其中分布有三种能量收集模块,是一种将海洋能高效转换的组合型发电装置。

Description

一种海洋中组合型发电装置
技术领域
本实用新型属于新能源发电装置领域,具体涉及一种利用海洋能组合发电的装置。
背景技术
能源的短缺是21世纪人类面临的重大挑战,电能是二次能源,由其他能源转化而来。常见的火力发电严重依赖于传统化石原料的的燃烧,价格昂贵且污染环境;海洋面积占地球总面积达70%以上,是地球十分丰富的能源库;然而人类对海洋能源的利用却十分少;19大上,国家提出未来十年海洋能源发展战略,重点关注海洋中新能源的开发和利用。
国外有很多关于波浪发电的设想与装置,常见的波浪发电装置有点吸式,水柱振荡式等,但往往功能单一,能量吸收效率不高。海洋中可利用的能源非常丰富,海浪的起伏运动、海流的流动、风力等运动形式有不同的运动特点,本实用新型针对三种不同运动特点,将三种能量吸收方式集中于一个平台中,具有十分高效的能量吸收转化效率。
海洋立管、海洋平台在深海石油开采中的应用已经相当成熟;本实用新型借助于这一平台,将海浪流发电设想应用于该平台;而常见的以抛锚方式固定的海浪发电装置在海浪中易于损坏,不易维修;考虑到海浪发电的实际应用和成本,本实用新型所涉及到的发电平台实用于近海域。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种将海洋能转换为电能的装置,该装置可以将海浪起伏、海流流动、风流动等运动中的能量转化为电能,实现海洋能源的高效收集和利用。
为实现上述目的,一种海洋中组合型发电装置,包括海面支撑平台、浮体导流模块、风力发电模块、电力存储模块、海流旋转发电模块、海浪起伏发电模块;所述海面支撑平台整体呈三角形;所述海面支撑平台的三角上设有海浪起伏发电装置;所述平台的三边上设有海流旋转发电模块;所述平台的中心处安装有风力发电模块;所述平台的下方有浮体导流模块,通过浮体浮力作用减轻海面支撑平台对海洋立管的压力。
作为本实用新型的一种优选方案,所述海浪起伏发电模块由半球形浮体、液压缸、三角架、钢结构支架、侧向液压缸组成;半球形浮体通过与海浪接触,半球形浮体平面上通过球铰链连接有三个液压缸;半球形浮体在海浪作用下做起伏运动,并将起伏运动产生的动能通过液压缸转化为液压能,液压能驱动液压马达驱动发电机,从而实现电能的转换;所述三个液压缸的另一端固接在三角支架上;三角支架是平面四杆机构中的中间连接件;所述平面四杆机构会随浮体做相应的起伏运动,所述四杆机构中的液压缸也可以收集机构运动中的能量,从而实现能量的高效转换。
作为本实用新型的一种优选方案,所述海流旋转发电模块,该模块分布于海面支撑平台的三边上;所述旋转发电模块由三个叶片组成,叶片一面呈弧线形,另一面为平面;所述弧线形和平面形的组合设计,符合流体动力学特性;在海流驱动下更容易旋转。
作为本实用新型的一种优选方案,所述海面支撑平台整体截面呈三角形,其中一个角迎浪时,三角形设计可以有效起到分散海流的作用。
作为本实用新型的一种优选方案,所述海面支撑平台的下方有三块浮体导流模块;所述浮体导流模块的三角形分布相似于与所述海面支撑平台的三角形分布;所述浮体导流模块由轻质浮体材料做成,其产生的浮体作用可以有效减轻所述海洋立管的支撑重力;同时,所述浮体还可以起到平台下方海流的导向作用,这种导向作用可以将海流尽可能不通过所述海面支撑平台的下方,而是更多的将海流引导至所述海面平台三边线的旋转发电模块,提高海流利用率。
本实用新型的有益效果:本实用新型集合海浪起伏发电、海流旋转发电、风力发电于一体,实现海洋中海浪能源的高效收集和利用,与传统单一的海面发电系统不同,本实用新型发电平台集多中发电功能于一体,在有限的面积内实现能量的更多转换;本实用新型实用于港湾式的近海水域,整个平台通过海洋立管支撑,避免了传统抛锚发电装置在海浪作用下易于损坏的缺点。
附图说明
图1为组合型发电装置三维等轴测图。
图2为海面支撑平台三视图。
图3为海浪起伏发电模块三维等轴测视图。
图4为海流旋转发电模块中叶轮的三维等轴测图。
图5为液压缸能量装换液压系统原理图。
图中:1—海面支撑平台;2—浮体导流模块;3—风力发电模块;4—电力存储模块;5—海流旋转发电模块;5.1—叶轮;5.2—叶轮轴;6—海浪起伏发电模块;6.1—半球形浮体;6.2—液压缸;6.3—三角支架;6.4—钢结构支架;6.5—液压缸;7—液压油箱;8—发电机;9—液压马达;10—高压球阀;11—蓄能器;12—液压缸;13—单向阀;14—回油油箱;15—溢流阀。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明;应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
参见图1和图2所示的一种海洋中组合型发电装置,包括海面支撑平台1、浮体导流模块2、波浪起伏发电模块6、海流旋转发电模块5、风力发电模块3;所述海面支撑平台1为三角形;所述浮体导流模块2呈三角形分布于海面支撑平台1的下方;所述波浪起伏发电模块6设置于海面支撑平台1的三角上;所述海流旋转发电模块5分布于海面支撑平台1三条边的下方;所述风力发电模块3位于海面支撑平台1的中心处;
如图3所示,所述海浪起伏发电模块由半球形浮体6.1、液压缸6.2、三角固定架6.3、钢结构支架6.4组成;所述钢机构支架6.4是海浪起伏发电模块6的与海面支撑平台1的连接模块;所述半球形浮体6.1下半模块与海浪接触,在海浪作用下做起伏运动;所述半球形浮体6.1上平面上安装有三个液压缸6.2;所述液压缸6.2的液压杆下端通过球铰链与半球形浮体6.1相连;所述液压缸6.2的缸体上端固连在三角支架6.3上;所述三角支架6.3与平面四杆机构的主动件固连,从而将液压缸的模块运动通过平面四杆机构传递给液压缸6.5,这样可以有效避免浮体浮动超过液压缸6.2的运动行程而造成液压缸的“闷死”现象的发生;如图2所示,平面四杆机构的从动件通过铰链与钢机构架6.4相连;所述钢结构架6.4具有很好的机械稳定性,其结构强度高于一般的杆件,其作为海面起伏发电模块的支撑模块具有合理性和经济性。
参见图4,所述海流旋转发电模块5由叶轮5.1和叶轮轴5.2组成;所述叶轮5.1其中一个截面为弧形,另一截面为直线形,这种叶轮截面形状符合流体动力学特性,在海流推动作用下可以实现高速旋转;所述叶轮轴5.2通过轴向止推轴承连接在海面支撑平台1的三边上。
参见图5,所述机械能转换为电能的液压系统原理图,所述液压系统原理图由液压油箱7、旋转发电机8、液压马达9、高压球阀10、蓄能器11、液压缸12、单向阀13,补油箱14、溢流阀15组成;所述液压缸12的液压杆与半球形浮体6.1通过球铰链相连;所述半球形浮体6.1在海浪中运动的机械能通过液压缸6.2的传递作用转化为液压系统的液压能;所述液压缸12的液压杆向上运动时,上腔的高压油通过单向阀13经液压油管驱动液压马达9转动,从而驱动旋转发电机旋转,液压能转化为电能;同理,当液压缸12的液压杆向下运动时,经另一回路驱动液压马达9向同一个方向转动;所述两个不同回路之间通过多个单向阀形成互锁;液压缸12的液压杆向上运动时,所述补油箱14给相应的油缸下腔补充液压油;所述溢流阀15当液压回路中压力超过其预设的值时,高压液压油通过溢流阀的卸油口作用来实现回路的卸荷;所述三个液压缸6.2在回路中并联,三个液压缸在回路中的运动并不会互相影响,提高了液压缸能量转换的效率。
本实用新型一种海洋中海浪组合型发电装置,其整个装置机构复杂,系统功能完善,但是各个功能模块都实现了模块化;其组装过程包括以下几个步骤:步骤(a),在陆地上完成海浪起伏发电模块的组装过程,将三个液压缸6.2依次通过球铰链连接在半球形浮体6.1上;然后将钢结构支架6.4作为固定件,通过销轴完成平面四杆机构的组装;三角支架6.3作为平面四杆机构的一模块,最后将三个液压缸6.2的缸体与三角支架通过螺栓固连,完成海浪起伏发电模块的组装过程。
步骤(b),将浮体导流模块3安装固定在海面支撑平台1的下方,然后将海面支撑平台1通过吊装方式安放在海洋立管上。
步骤(c),将步骤(a)中完成的海浪起伏发电模块安放在海面支撑平台1的三角上,然后通过螺栓将钢结构支架6.4的固定在海面支撑平台上;依次完成三个海浪起伏发电模块的安装,同样的方式,将风力发电模块安装在海面支撑平台的中心处。
步骤(d),利用轴向止推轴承将海流旋转发电模块5安装在海面支撑平台的三边上,最后一次完成平台上电力系统和液压系统的组装。
本实用新型所涉及到的实施方式在海洋石油平台上已经很成熟,考虑实际情况,以上所述实施方式只针对本装置中不同的模块做了详细说明,已有的安装技术在本实施方式中没有进行赘述。
在具体实施中,所述海洋组合型发电装置安装完成后即可进行发电作业;当海浪来临时,首先半球形浮体6.1在海浪起伏作用下做纵向垂振运动,所述半球形浮体6.1所获得的机械能通过液压缸6.2转化为液压能,液压系统中的高压液压油驱动液压马达9转动,从而带动旋转发电机8完成发电过程。
在具体实施中,所述海洋组合型发电装置的支撑平台三边上安装有旋转发电模块;大洋中海流的平均流速达到1.7m/s,其所能利用的能源十分巨大;海流在平台下方随浪一起运动,带动叶轮5.1旋转;叶轮轴5.2与旋转发电机轴相连,将液动能转化为电能。
在具体实施中,所述海洋组合型发电装置,所述海浪起伏发电、海流旋转发电、风力发电三种能量转换同时进行,所述风力发电技术在陆地上非常成熟,此处不再赘述。
在具体实施中,本实用新型所述一种海洋组合型发电装置是一个发电单元,可以根据实际海域大小增加相应的单元数。
本实用新型一种组合型海洋能发电装置,突出直接没有对琐碎零件和已有的成熟技术做赘述;结构新型,实用于近海域,与同类型单一功能发电装置相比,具有能量转化率高,实用范围广的特点,具有很好的应用前景。

Claims (3)

1.一种海洋中组合型发电装置,其特征在于:包括海面支撑平台(1)、浮体导流模块(2)、风力发电模块(3)、海流旋转发电模块(5)、海浪起伏发电模块(6);所示的海面支撑平台(1)呈三角形稳定形状,下方设有浮体导流模块;所述的海浪起伏发电模块(6)安装于海面支撑平台(1)的三角上;海流旋转发电模块(5)设于海面支撑平台(1)三条边的下方;所述风力发电模块(3)安装于海面支撑平台(1)的中心处。
2.根据权利要求1所述一种海洋中组合型发电装置,其特征在于:所述海浪起伏发电模块(6)由半球形浮体(6.1)、液压缸(6.2)、三角支架(6.3)、钢结构支架(6.4)、侧向液压缸(6.5)五个单元组成。
3.根据权利要求2所述一种海洋中组合型发电装置,其特征在于:所述液压缸(6.2)的液压杆与半球形浮体(6.1)通过球铰链连接;所述液压缸(6.2)的缸体另一端固接在三角连接支架(6.3)上。
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