CN214533359U - 一种基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，包括三个以上的漂浮式平台，各漂浮式平台之间通过连杆固定连接，在各漂浮式平台所围成区域内设置底座，在底座的顶部安装风力发电机，在各漂浮式平台上均安装限定架，油箱，蓄能器，液压马达，发电机，支座和与支座相铰接的扶臂，扶臂的下部与振荡浮子相固接，短柱两侧与限定架之间各通过一个液压缸相连接，风力发电机和各漂浮式平台上发电机发出的电均汇入控制中心后通过海底电缆输出。本实用新型所公开的装置，集漂浮式风机与振荡浮子波浪能发电装置于一体，可随潮位变化上下浮动，保持吃水基本不变，相比于固定式装置，振荡浮子具有自适应潮位的特征，无需人为调整。
Description
技术领域
本实用新型涉及风能与波浪能发电装置领域，具体的说涉及该领域内的一种基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置。
背景技术
近年来，海上风能发电技术发展迅猛。为了获得更优质的风力资源和提高风能利用率，海上风力机大型化、深水化发展趋势明显，漂浮式平台成为研究热点。
虽然漂浮式平台对海底地质要求不高，且适用水深范围大，但漂浮式海上风机平台目前仍存在以下不足：一是由于深水区域环境更复杂，往往波浪、潮流等海洋环境条件更恶劣，各种荷载比浅水区和陆上更大，所以漂浮式平台设计研发、生产制造和施工运维的成本均较高；由于风资源本身的特性和风力机发电的工作特点使得风力发电的能流密度低、不连续、不稳定。而海洋波浪中蕴藏着极大的能量，波浪能被认为是一种前景广阔的可再生能源，相比风能，波浪的能流密度大，可持续、稳定地发电。并且从产生机理来看，风是波浪的起因之一，因此，综合利用海上风能和波浪能可提高能源开发效率，降低开发成本。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种基于海上漂浮式平台的风浪耦合利用装置。
为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，包括三个以上的漂浮式平台，各漂浮式平台之间通过连杆固定连接，在各漂浮式平台所围成区域内设置底座，该底座与各漂浮式平台之间通过连杆固定连接，在底座的顶部安装风力发电机，其改进之处在于：在各漂浮式平台上均安装限定架，油箱，蓄能器，液压马达，发电机，支座和与支座相铰接的扶臂，扶臂的下部与振荡浮子相固接，上部与伸入限定架内的短柱相固接，短柱两侧与限定架之间各通过一个液压缸相连接，两个液压缸的进油口均通过管道与油箱相通，出油口均通过管道与蓄能器相通，蓄能器的出油口通过管道与液压马达的进油口相通，液压马达的出油口通过管道与油箱相通，液压马达的动力输出端与发电机的动力输入端相连接，风力发电机和各漂浮式平台上发电机发出的电均汇入控制中心后通过海底电缆输出。
进一步的，漂浮式平台为半潜式平台或张力腿式平台。
进一步的，在各漂浮式平台上均设置锚链。
进一步的，底座设置在各漂浮式平台所围成区域的中心。
进一步的，风力发电机包括塔筒，在塔筒的顶部安装机舱，在机舱的前端安装轮毂，在轮毂上安装风机叶片。
进一步的，振荡浮子是锥角为120°的锥底圆柱型浮子。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型所公开的装置，集漂浮式风机与振荡浮子波浪能发电装置于一体，兼具两者的优点，具体如下：
（1）与单独的漂浮式风机相比，波浪能发电装置的振荡浮子能吸收波浪能，减小波浪对平台的作用力，增加装置整体的稳定性，保证装置安全运行，还可以同时利用波浪能和风能发电，增加装置的能量利用率，降低发电成本；
（2）外伸扶臂加振荡浮子的结构形式适用范围广，可根据具体海况优化设计振荡浮子的半径、质量、吃水和扶臂的长度等，以达到装置整体的最优稳定状态和最优捕能效果；
（3）本装置可随潮位变化上下浮动，保持吃水基本不变，相比于固定式装置，振荡浮子具有自适应潮位的特征，无需人为调整；
（4）多个振荡浮子相对平台呈中心对称分布，可以增加装置整体的稳定性；当出现极端波况时，可启用应急系统将扶臂抬起，将振荡浮子升至最高处并锁死，使振荡浮子脱离海水，保证安全，延长振荡浮子的使用寿命，增加经济效益；
（5）平台的锚固方式选用悬链线或张力腿均可，通过振荡浮子吸能可减少平台运动，并进一步减小锚固系统受力，增强锚固系统的安全性；
（6）漂浮式平台比固定式平台结构简单、施工成本低且适用水深范围更广。
附图说明
图1是本实用新型实施例1所公开装置的整体结构立面示意图；
图2是本实用新型实施例1所公开装置的整体结构俯视示意图；
图3是本实用新型实施例1所公开装置中波浪能发电部分的结构示意图。
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。
实施例1，如图1-2所示，本实施例公开了一种基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，包括三个漂浮式平台1，三个漂浮式平台组成三角形阵列，彼此之间通过连杆固定连接，在三个漂浮式平台所围成区域的中心设置底座，该底座与三个漂浮式平台之间通过连杆固定连接，在底座的顶部安装风力发电机3，风力发电机包括塔筒2，在塔筒的顶部安装机舱6，在机舱内安装齿轮箱和发电机，在机舱前端安装轮毂5，在轮毂上安装风机叶片4。海风吹过叶片并在其两侧形成压差，使风机叶片旋转并经过齿轮箱带动发电机转动发电，将风能转化为机械能，进而转化为电能。
如图3所示，在三个漂浮式平台上均安装限定架，油箱，蓄能器，液压马达，发电机，支座9和与支座相铰接的扶臂8，扶臂的下部与振荡浮子7相固接，上部与伸入限定架内的短柱10相固接，短柱两侧与限定架11之间各通过一个液压缸12相连接，两个液压缸的进油口均通过管道与油箱13相通，出油口均通过管道与蓄能器14相通，蓄能器的出油口通过管道与液压马达15的进油口相通，液压马达的出油口通过管道与油箱相通，液压马达的动力输出端与发电机的动力输入端相连接，风力发电机和三个漂浮式平台上发电机发出的电均汇入控制中心17后通过海底电缆18输出至目的地。
在本实施例中，漂浮式平台为半潜式平台（Semi-submersible platform）或张力腿式平台（TLP, Tension Leg Platform），即与平台的锚固系统关系不大。在三个漂浮式平台上均设置锚链19，用于限定平台在海面的水平位移。振荡浮子是锥角为120°的锥底圆柱型浮子。
本实施例所公开的装置安装就位并启用后，共有一台风力发电机和三台波浪能发电装置，将三台波浪能发电装置的振荡浮子放到海面上，在波浪作用下，振荡浮子随波浪上下起伏运动，带动扶臂绕支座摆动，与扶臂固接的短柱亦随着扶臂在限定架内绕支座摆动，短柱两侧与限定架之间各通过一个液压缸相连接，短柱摆动可带动其两侧液压缸的柱塞在缸内不断伸缩，将油箱内的油吸入并推动高压油进入蓄能器。两侧均有液压缸使得振荡浮子无论上行或下行，都有一个液压缸可以做功，将高压油压入蓄能器内。待蓄能器内的压力达到设置的释放压力时，通过设定控制策略控制蓄能器完成充放油动作，冲击液压马达，从而带动发电机发电。由此，振荡浮子的上下运动通过传动机构转换为液压能，进而驱动液压马达带动发电机完成电能输出，将波浪能转换成电能。风力发电机和三个漂浮式平台上发电机发出的电均汇入控制中心后通过海底电缆输出并网。
Claims (6)
1.一种基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，包括三个以上的漂浮式平台，各漂浮式平台之间通过连杆固定连接，在各漂浮式平台所围成区域内设置底座，该底座与各漂浮式平台之间通过连杆固定连接，在底座的顶部安装风力发电机，其特征在于：在各漂浮式平台上均安装限定架，油箱，蓄能器，液压马达，发电机，支座和与支座相铰接的扶臂，扶臂的下部与振荡浮子相固接，上部与伸入限定架内的短柱相固接，短柱两侧与限定架之间各通过一个液压缸相连接，两个液压缸的进油口均通过管道与油箱相通，出油口均通过管道与蓄能器相通，蓄能器的出油口通过管道与液压马达的进油口相通，液压马达的出油口通过管道与油箱相通，液压马达的动力输出端与发电机的动力输入端相连接，风力发电机和各漂浮式平台上发电机发出的电均汇入控制中心后通过海底电缆输出。
2.根据权利要求1所述基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，其特征在于：漂浮式平台为半潜式平台或张力腿式平台。
3.根据权利要求1所述基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，其特征在于：在各漂浮式平台上均设置锚链。
4.根据权利要求1所述基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，其特征在于：底座设置在各漂浮式平台所围成区域的中心。
5.根据权利要求1所述基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，其特征在于：风力发电机包括塔筒，在塔筒的顶部安装机舱，在机舱的前端安装轮毂，在轮毂上安装风机叶片。
6.根据权利要求1所述基于漂浮式平台的风浪耦合利用装置，其特征在于：振荡浮子是锥角为120°的锥底圆柱型浮子。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114645817A (zh) * | 2022-05-20 | 2022-06-21 | 中国海洋大学 | 多自由度波浪能浮子与半潜浮式风机耦合发电系统及方法 |
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2021
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