CN217873094U - 一种漂浮式波浪能发电装置及风能-波浪能联合发电平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种漂浮式波浪能发电装置及风能‑波浪能联合发电平台，涉及海上可再生能源利用装置的技术领域，波浪能发电装置包括浮筒和套装于浮筒的外表面的波浪能利用组件，该波浪能利用组件能够利用波浪能发电；所述波浪能利用组件包括锥筒，该锥筒都具有倾斜的母线并且固定于波浪能利用组件的最外侧，所述锥筒的一端浸入水面下，所述锥筒的另一端位于水面上，以使得所述锥筒增加装置的水线面面积和装置垂荡的阻尼。联合发电平台运用波浪能发电装置。本实用新型能够使联合发电平台达到降低平台的耗材和保证平台半潜漂浮状态的稳定的目的。

Description

一种漂浮式波浪能发电装置及风能-波浪能联合发电平台

技术领域

本实用新型涉及海上可再生能源利用装置的技术领域，尤其是一种漂浮式波浪能发电装置及风能-波浪能联合发电平台。

背景技术

风力发电技术和波浪能发电技术在近年来发展迅速，被认定为可再生能源领域的领先技术。由于天然的相关性，风能资源丰富的地区，其波浪能的资源也相当丰富，如海上的一些地区；而在风能资源丰富的海上地区仅仅布置风力机，其会受到较大的波浪载荷，波浪载荷越大对风力机的危害越大；考虑到波浪能利用装置装置在波浪载荷越大时候，其发电性能越好，本领域技术人员想到将波浪能利用装置和风力机联合，达到利用波浪能的目的，以使得降低波浪载荷对联合装置产生的危害，从而降低联合装置运行和维护的成本。

目前，风能-波浪能发电联合装置主要分为固定式和半潜漂浮式，对于固定式的联合装置，由于海水的深度、固定位置和安装成本等多方面的考虑，固定式的联合装置在应用场合上受到很大局限性，所以，目前，本领域技术人员认为半潜漂浮式的联合装置具有很大的运用前景。

但是，对于半潜漂浮式的风能-波浪能联合发电装置目前存在的问题是如何保证装置半潜漂浮的稳定性能，即装置容易随波而动，从而容易导致发电不稳定。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于：针对上述存在的问题，提供一种漂浮式波浪能发电装置，实现既能降低装置的耗材，又能达到装置发电稳定和装置半潜漂浮状态的稳定的目的。

本实用新型的另一个目的在于：针对上述存在的问题，提供一种风能-波浪能联合发电平台，该平台上安装上述的波浪能发电装置，达到降低平台的耗材和保证平台半潜漂浮状态的稳定的目的。

本实用新型采用的技术方案如下：一种漂浮式波浪能发电装置，包括浮筒和套装于浮筒的外表面的波浪能利用组件，该波浪能利用组件能够利用波浪能发电；所述波浪能利用组件包括锥筒，该锥筒具有倾斜的母线并且固定于波浪能利用组件的最外侧，所述锥筒的一端浸入水面下，所述锥筒的另一端位于水面上，以使得所述锥筒增加装置的水线面面积和装置垂荡的阻尼。

进一步地，所述波浪能利用组件还包括顶板，所述顶板与浮筒的外壁固定连接并且封闭所述锥筒上位于水面上的一端，所述顶板、锥筒和浮筒的外壁形成气室，所述顶板上开设有气孔，所述气孔连接有空气透平发电机，波浪能驱动气室内的液面升高或下降，气室内的液面升高或下降带动气室内的气体流出或流入，气室内的气体流出或流入驱动空气透平发电机工作。

进一步地，所述锥筒的小径端位于水面上，所述顶板封闭所述锥筒的小径端；所述锥筒的大径端位于水面下。

进一步地，所述气室内设置有若干块隔板，若干块所述隔板沿所述浮筒的外壁周向分布并且所述隔板将所述气室分割成若干个气腔，所述顶板上开设若干个气孔，一个气孔对应一个所述气腔。

进一步地，一个所述气孔连接有一台空气透平发电机，或全部或多个所述气孔连接于同一台空气透平发电机。

一种风能-波浪能联合发电平台，包括若干个所述的漂浮式波浪能发电装置，若干个所述漂浮式波浪能发电装置固定在垂荡板上，所述垂荡板上还固定有风力发电装置。

进一步地，所述垂荡板为平面三角形结构，若干个所述漂浮式波浪能发电装置均匀设置在垂荡板的三个顶点处。

进一步地，所述垂荡板为空心板制成的具有液腔的板状结构，所述液腔与浮筒的液室连通。

进一步地，所述垂荡板上的液腔相互隔绝。

进一步地，所述风力发电装置包括风力发电机和塔筒，所述塔筒竖直安装并且所述塔筒的一端与浮筒的顶部固定连接，所述风力发电机固定于所述塔筒的顶部。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型通过在设置锥筒，锥筒具有倾斜的母线使得锥筒具有倾斜的侧面，倾斜的侧面能够使锥筒在半潜漂浮的状态下提高水线面面积，水线面的面积越大，锥筒及整个漂浮式波浪能发电装置的晃动越小，提高了装置的稳定性能；

2、本实用新型通过设置具有倾斜的侧面的锥筒，整个漂浮式波浪能发电装置在受到垂荡的波动时候，水会沿着锥筒的倾斜的侧面流动从而缓冲垂荡产生的冲击，并且由于倾斜的侧面还增加了垂直方向的覆盖面积，能够降低垂荡产生的冲击，从而达到提高垂荡的阻力；

3、本实用新型将锥筒作为波浪能利用组件的构成零件，无需增加其他提高整个漂浮式波浪能发电装置的稳定性的结构，降低装置的结构复杂度和耗材，节约成本；

4、本实用新型将整个漂浮式波浪能发电装置运用在风能-波浪能联合发电平台，既能实现风力发电又能实现波浪能发电，结合漂浮式波浪能发电装置中锥筒带来的有益效果，使得风能-波浪能联合发电平台的稳定性能提高，抵抗垂荡的能力提高，以及达到降低结构复杂度与耗材，节约成本的目的。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型实施例1公开的漂浮式波浪能发电装置的结构示意图；

图2为图1中A-A方向、B-B方向的剖视结构示意图；

图3为本实用新型实施例2公开的风能-波浪能联合发电平台立体结构示意图；

图4为本实用新型实施例2公开的风能-波浪能联合发电平台正视结构示意图；

图5为图4中C-C方向的剖视结构示意图；

图6为图5中E-E方向的剖视结构示意图；

图7为图4中D-D方向的剖视结构示意图；

图中标记：1-浮筒；2-波浪能利用组件；21-空气透平发电机；22-顶板；221-气孔；23-锥筒；24-隔板；25-气室；251-气腔；3-垂荡板；31-液腔；4-塔筒；5-风力发电机。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式联合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

实施例1

如图1-图2所示，一种漂浮式波浪能发电装置，包括浮筒1和套装于浮筒1的外表面的波浪能利用组件2，该波浪能利用组件2能够利用波浪能发电，浮筒1为空心的，能够存放液体，通过调整浮筒1内的液体量来实现浮筒1调节浮筒1吃水位置(装置上吃水位置以下的结构浸没在水面之下)，对于浮筒1的具体结构，本领域技术人员是所知晓的，所以在本说明中不做详细的描述；在本实施例中，浮筒1是实现波浪能利用组件2保持半潜漂浮状态的重要部件，需要说明的是，在本说明书中半潜漂浮状态的一个解释如下：波浪能利用组件2的部分位于水面之下，用于吸收波浪能；波浪能利用组件2的其余部分位于水面之上，用于承载发电设备。

在本实施例中，如图1所示，所述波浪能利用组件2包括锥筒23，该锥筒23具有倾斜的母线，可以知道锥筒23具倾斜的侧面；所述锥筒23固定于波浪能利用组件2的最外侧，即锥筒23的倾斜的侧面是整个漂浮式波浪能发电装置的最外侧，所以装置半潜漂浮状态的吃水位置产生的水线面面积为锥筒23在该吃水位置处的横截面积，所述锥筒23的一端浸入水面下，所述锥筒23的另一端位于水面上，以使得所述锥筒23增加装置的水线面面积和装置垂荡的阻尼。

具体的说明，锥筒23具有倾斜的侧面，一方面，倾斜的侧面相较于竖直的侧面，倾斜的侧面能够使锥筒23在半潜漂浮的状态下提高水线面面积，即装置潜浮在同一位置，本实施例中的水线面的面积更大，即漂浮式波浪能发电装置与水面的接触面积更大，从而锥筒23及整个漂浮式波浪能发电装置的晃动更小(或越不容易晃动)，使得整个漂浮式波浪能发电装置越不容易翻到，提高了装置的稳定性能；另一方面，整个漂浮式波浪能发电装置在受到垂荡(垂荡，是指来自水波在竖直方向的振动)的波动时候，水会沿着锥筒23的倾斜的侧面流动，使得垂荡产生的冲击具有水平方向的分作用，从而缓冲垂荡产生的冲击，并且由于倾斜的侧面还增加了垂直方向的覆盖面积，能够降低垂荡产生的冲击，从而达到提高垂荡的阻力。

进一步地，锥筒23作为波浪能利用组件2的构成零件，锥筒23又具有上述提高漂浮式波浪能发电装置的稳定性和增加垂荡的阻力能力，所以无需增加其他提高整个漂浮式波浪能发电装置的稳定性的结构，降低装置的结构复杂度和耗材，节约成本。

在本实施例中，所述波浪能利用组件2还包括顶板22，所述顶板22与浮筒1的外壁固定连接并且封闭所述锥筒23上位于水面上的一端，所述顶板22、锥筒23和浮筒1的外壁形成气室25，所述顶板22上开设有气孔221，所述气孔221连接有空气透平发电机21，波浪能驱动气室25内的液面升高或下降，气室25内的液面升高或下降带动气室25内的气体流出或流入，气室25内的气体流出或流入驱动空气透平发电机21工作。

在本实施例中，波浪能利用组件2具体获取波浪能的方式如下：

如图1所示，锥筒23在没有顶板22封闭时候，锥筒23的两端均为处于贯穿状态，锥筒23在顶板22封闭后，锥筒23仅剩下一端且位于水面以下的一端为贯穿状态，液体能够通过锥筒23上位于水面以下的一端进入气室25内；一方面，波浪运动至该漂浮式波浪能发电装置时，波浪使得该漂浮式波浪能发电装置的所在位置的液面上升，从而使得气室25内的液面上升，气室25内的液面上升推挤气室25内的空气从气孔221流出，气孔221流出的气流带动空气透平发电机21工作，空气透平发电机21将机械能转化成电能，实现利用波浪能发电的目的；另一方面，波浪离开该漂浮式波浪能发电装置时，该漂浮式波浪能发电装置的所在位置的液面下降，从而使得气室25内的液面下降，气室25内的液面下降使气室25内形成真空(或欠压)吸取空气依次经过空气透平发电机21、气孔221进入气室25，气室25吸取空气产生的气流带动空气透平发电机21工作，空气透平发电机21将机械能转化成电能，也能实现利用波浪能发电的目的。

需要说明的是，波浪进入漂浮式波浪能发电装置会使气室25内的空气流出，波浪离开漂浮式波浪能发电装置会使气室25内流入空气，空气的流动均会经过空气透平发电机21，但是常规的空气透平发电机21只能利用一个方向的空气流动，引起波浪能利用率低，所以可以将空气透平发电机21选用为双向空气透平发电机，双向空气透平发电机在不同方向的气流作用下乃能保持单向旋转，从而使得空气透平发电机21产生电压势的方向保持一致，如公开号为“CN212337525U”的中国专利公开了《一种用于振荡水柱波能发电装置的径流式空气透平》装置，又如公开号为“CN207420785U”的中国专利在《一种适用于近海的单桩式风能-波浪能集成发电系统》中使用的双向空气透平发电机，由此，双向空气透平发电机的具体结构是本领域技术人员所知晓的，所以，在本说明书中不做过多的赘述。

在本实施例中，所述锥筒23的小径端位于水面上，所述顶板22封闭所述锥筒23的小径端；所述锥筒23的大径端位于水面下；结合上文所述的内容，能够有效增加气室25内外空气流动的压强差，该效果均是得益于锥筒23的具体布置。

具体的，锥筒23的小径端位于水面之上，大径端位于水面之下，在波浪进入漂浮式波浪能发电装置时候，气室25内液位上升能够使气室25内的空气快速被压缩到低体积状态，从而提高了空气向气室25外流动的压强差(气室25内的空气压强大于气室25外的空气压强)；在波浪离开漂浮式波浪能发电装置时候，气室25内液位下降能够使气室25内快速形成更大空间的真空(或欠压)空间，从而提高了空气向气室25内流动的压强差(气室25外的空气压强大于气室25内的空气压强)。

当然，根据实际情况，也可以选择锥筒23的小径端位于水面之下，锥筒23的大径端位于水面之上，这样布置锥筒23也能达到提高漂浮式波浪能发电装置稳定性和增加垂荡阻尼的作用，只是对于气室25内的气体内外流动的压强差效果没有上述锥筒23的布置方式效果好。

在本实施例中，如图2所示，所述气室25内设置有若干块隔板24，若干块所述隔板24沿所述浮筒1的外壁周向均匀分布并且所述隔板24将所述气室25分割成若干个气腔251，所述顶板22上开设若干个气孔221，一个气孔221对应一个所述气腔251，每个气腔251均能够吸收对应方向的波浪能，从而使得漂浮式波浪能发电装置能够充分利用各个方向的波浪能。

在本实施例中，一个所述气孔221连接有一台空气透平发电机21，每个气腔251内的气体能够独立驱动对应的空气透平发电机21，或全部或多个所述气孔221连接与同一台空气透平发电机21，全部或多个气腔251共同驱动一台空气透平发电机21。

实施例2

如图1-图7所示，一种风能-波浪能联合发电平台，包括若干个实施例1所述的漂浮式波浪能发电装置，若干个所述漂浮式波浪能发电装置固定在垂荡板3上，所述垂荡板3上还固定有风力发电装置；垂荡板3位于风能-波浪能联合发电平台的最底部，在安装好风能-波浪能联合发电平台后，垂荡板3处于水面下处于被淹没的状态，垂荡板3增加整个平台的在竖直方向上的覆盖面积，保证风能-波浪能联合发电平台对垂荡冲击具有高阻尼作用。

进一步地，如图3、图4所示，风能-波浪能联合发电平台上设置漂浮式波浪能发电装置和风力发电装置，使得平台既能够获取风能，也能获取波浪能。

更进一步的，如图1-图4所示，由于风能-波浪能联合发电平台也是半潜漂浮状态(因为漂浮式波浪能发电装置中浮筒1的存在)，所以将实施例1中的漂浮式波浪能发电装置运用到该平台上能够使得该平台具有漂浮式波浪能发电装置的优点，即高稳定性和对垂荡具有高阻尼作用，减少多余结构和耗材，降低成本等优点。

在本实施例中，如图1、图5所示，所述垂荡板3为平面三角形结构，平面三角形结构是最简单的稳定共面结构，具有较高的稳定能力，进一步地加强垂荡板3及风能-波浪能联合发电平台的稳定性能；若干个所述漂浮式波浪能发电装置均匀设置在垂荡板3的三个顶点处。

在本实施例中，如图6所示，所述垂荡板3为空心板制成的具有液腔31的板状结构，所述液腔31与浮筒1的液室连通，将垂荡板3运用空心板制成，是降低装置整体重力，方便装置运输，并且空心板的空心结构形成液腔31，在安装风能-波浪能联合发电平台后，液腔31内会填充液体，使得风能-波浪能联合发电平台乃能保持半潜漂浮状态；并且，垂荡板3和浮筒1填充液体后，风能-波浪能联合发电平台上吃水液面以下的部分在重量上大于吃水液面以上的部分，从而降低液面以上的结构产生的摆动，进一步地提高稳定效果。

在本实施例中，所述垂荡板3上的液腔31相互隔绝，具体的说，垂荡板3由三块空心板组成的平面三角形结构，三块空心板的液腔31互不连通，主要是通过调整对应的液腔31和浮筒1内的注水量来保证风能-波浪能联合发电平台与水平面平行，保证风能-波浪能联合发电平台与水平面平行，即保证风能-波浪能联合发电平台受到重力方向与风能-波浪能联合发电平台所在的面垂直，进一步保证风能-波浪能联合发电平台的稳定能力。

在本实施例中，所述风力发电装置包括风力发电机5和塔筒4，所述塔筒4竖直安装并且所述塔筒4的一端与浮筒1的顶部固定连接，避免波浪对塔筒4产生冲击，降低塔筒4被损坏的可能，所述风力发电机5固定于所述塔筒4的顶部，相较于风力发电机5靠近垂荡板3的设置，塔筒4使得风力发电机5具有一定的安装高度，能够使风力发电机5获取更大的流动风速。

本实用新型并不局限于前述的具体实施方式。本实用新型扩展到任何在本说明书中披露的新特征或任何新的联合，以及披露的任一新的方法或过程的步骤或任何新的联合。

Claims (10)

1.一种漂浮式波浪能发电装置，其特征在于：包括浮筒(1)和套装于浮筒(1)的外表面的波浪能利用组件(2)，该波浪能利用组件(2)能够利用波浪能发电；所述波浪能利用组件(2)包括锥筒(23)，该锥筒(23)具有倾斜的母线并且固定于波浪能利用组件(2)的最外侧，所述锥筒(23)的一端浸入水面下，所述锥筒(23)的另一端位于水面上，以使得所述锥筒(23)增加装置的水线面面积和装置垂荡的阻尼。

2.根据权利要求1所述的漂浮式波浪能发电装置，其特征在于：所述波浪能利用组件(2)还包括顶板(22)，所述顶板(22)与浮筒(1)的外壁固定连接并且封闭所述锥筒(23)上位于水面上的一端，所述顶板(22)、锥筒(23)和浮筒(1)的外壁形成气室(25)，所述顶板(22)上开设有气孔(221)，所述气孔(221)连接有空气透平发电机(21)，波浪能驱动气室(25)内的液面升高或下降，气室(25)内的液面升高或下降带动气室(25)内的气体流出或流入，气室(25)内的气体流出或流入驱动空气透平发电机(21)工作。

3.根据权利要求2所述的漂浮式波浪能发电装置，其特征在于：所述锥筒(23)的小径端位于水面上，所述顶板(22)封闭所述锥筒(23)的小径端；所述锥筒(23)的大径端位于水面下。

4.根据权利要求2所述的漂浮式波浪能发电装置，其特征在于：所述气室(25)内设置有若干块隔板(24)，若干块所述隔板(24)沿所述浮筒(1)的外壁周向分布并且所述隔板(24)将所述气室(25)分割成若干个气腔(251)，所述顶板(22)上开设若干个气孔(221)，一个气孔(221)对应一个所述气腔(251)。

5.根据权利要求4所述的漂浮式波浪能发电装置，其特征在于：一个所述气孔(221)连接有一台空气透平发电机(21)，或全部或多个所述气孔(221)连接于同一台空气透平发电机(21)。

6.一种风能-波浪能联合发电平台，其特征在于：包括若干个权利要求1-5任意一项所述的漂浮式波浪能发电装置，若干个所述漂浮式波浪能发电装置固定在垂荡板(3)上，所述垂荡板(3)上还固定有风力发电装置。

7.根据权利要求6所述的风能-波浪能联合发电平台，其特征在于：所述垂荡板(3)为平面三角形结构，若干个所述漂浮式波浪能发电装置均匀设置在垂荡板(3)的三个顶点处。

8.根据权利要求6所述的风能-波浪能联合发电平台，其特征在于：所述垂荡板(3)为空心板制成的具有液腔(31)的板状结构，所述液腔(31)与浮筒(1)的液室连通。

9.根据权利要求8所述的风能-波浪能联合发电平台，其特征在于：所述垂荡板(3)上的液腔(31)相互隔绝。

10.根据权利要求6所述的风能-波浪能联合发电平台，其特征在于：所述风力发电装置包括风力发电机(5)和塔筒(4)，所述塔筒(4)竖直安装并且所述塔筒(4)的一端与浮筒(1)的顶部固定连接，所述风力发电机(5)固定于所述塔筒(4)的顶部。

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