CN218971328U - 一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，包括浮体基础、光伏组件、潮汐组件和发电储能组件。浮体基础为光伏组件、潮汐组件和发电储能组件的安装提供平台。浮体基础为栈桥结构，由上层平台、下层浮体及连接上层平台与下层浮体的支撑柱构成，光伏组件及发电储能组件安装于上层平台，潮汐组件安装于下层浮体间。潮汐组件的水轮随海洋波浪流动发生转动，带动发电机组进行发电。本实用新型能充分有效地利用波浪表面的密度较高的能量进行发电，实现海面光伏发电与潮汐能发电同步进行；同时采用发电储能组件，使浮体系统能够独立为用电设施供电，实现离网运行，在并网运行时，通过储能电池能够输出稳定持续的电流，实现稳定发电。

Description

一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统

技术领域

本实用新型涉及潮汐与光能综合利用领域，具体地，涉及一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统。

背景技术

随着人类社会的发展，对于能源的需求逐渐增加，同时绿色低碳环保的发展理念逐渐普及，全球都面临着新能源领域开拓和能源结构转型的挑战。全球70%以上的面积为海洋，对于海洋资源与能源的综合开发利用有助于缓解当前逐渐紧迫的能源需求。光伏与风力等新能源具有广阔的市场，且海上光伏具有发电效率高、土地占用少、易与其他产业结合的优势，有利于优化能源消费结构。同时作为可再生能源的海洋波浪潮汐能中蕴含着巨大的能量，我国海域潮汐资源相当丰富可供开发的潮汐能量约为3850万千瓦，具有巨大的潜力，潮汐能与海上光伏建设综合开发利用能有效提高对海洋资源的利用效率，提高能源产量。

目前全球已经有很多国家在积极推进漂浮式海上光伏的技术发展，但主要集中在浮体结构、阵列布置等方面，在多种能源共同开发方面主要推进光伏与风电的结合发展，对于海洋潮汐能的综合开发利用较少。

同时目前对于潮汐能的利用大多为岸基固定式或海底固定式，这两种电站形式工程造价高、施工难度较大、对海床生态环境影响较大、受潮汐强弱影响较大发电稳定性较差。

根据对波浪相关理论的数值模拟和研究，波浪的能量基本集中在表层水体，岸基式潮汐能电站对波浪潮汐能量的利用较低。海上光伏与潮汐能发电相结合能够综合充分利用海洋能量，在最大限度的利用潮汐能的同时为漂浮式光伏浮体起到消浪作用，保证浮体安全稳定。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种有效结合利用潮汐能和光伏，造价低，对海床生态环境影响较大、受潮汐强弱影响较小，发电稳定的漂浮式光伏系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方法是：包括若干浮体基础，相邻两所述浮体基础可相互连接；

所述浮体基础包括上层平台和下层浮体；

所述上层平台上设有发电机、光伏组件及用于储蓄所述发电机、光伏组件产生电能且能向电网供电的储能一体机；

所述下层浮体悬浮在水体上，所述下层浮体底部设有潮汐组件；所述潮汐组件包括接触水体的水轮和设置在所述水轮转动轴线上，连同所述水轮一起转动的传动轴；所述水轮通过传动轴驱动所述发电机工作。

进一步的，所述上层平台包括设置在所述上层平台中心的支撑台，所述发电机及储能一体机设置在所述支撑台上；沿所述支撑台周边设有围板；所述围板上设有光伏组件。

进一步的，所述围板上设有通风孔。

进一步的，所述下层浮体包括两组平行设置破浪板，所述破浪板通过支撑柱连接所述上层平台。

进一步的，所述支撑柱垂直破浪板；沿所述破浪板长度方向上，所述支撑柱侧面与所述破浪板间设有倾角。

进一步的，所述水轮设置在两所述破浪板间；所述传动轴穿过所述上层平台连接发电机；两所述破浪板间设有用于固定所述水轮的水轮安装板。

进一步的，所述储能一体机包括逆变器和储能电池。

进一步的，所述光伏组件通过嵌入式安装在所述围板上；所述支撑台与所述围板间设有排水槽。

进一步的，所述排水槽流道内设有贯通所述上层平台的排水口。

进一步的，所述浮体基础周边设有连接件，缆线穿过所述连接件后将相邻所述浮体基础连接，形成具有柔性的浮体阵列；锚固件也通过缆绳与浮体基础的连接件进行连接，对浮体形成锚固。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

1.由于波浪的能量基本集中在表层水体，将潮汐发电设置安装在浮体基础上，充分利用波浪表面的能量进行发电，与利用海底水流的潮汐发电装置相比能有效提高发电效率；由于潮汐发电装置安装于漂浮式基础上，安装拆卸方便，便于维修，同时漂浮式设计对海洋环境影响较小。

2.浮体基础采用双层的栈桥结构，上层浮体用于电气组件的安装和保护；

下层浮体和支撑柱用于提供浮力、为潮汐组件导流和消浪；其中，潮汐组件安装在下层浮体间，海面波浪可以从支撑柱间穿过，波浪穿过时经过支撑柱的导流带动潮汐组件转动，减小波浪方向变化时对潮汐组件的破坏；潮汐组件在无浪条件下部分露出水面，能够充分利用波浪表面能量进行发电，同时减小叶轮转动时浪花飞溅对漂浮基础上层平台内组件的影响。潮汐组件叶面采用倾斜设计，具有一定的导流作用，防止在波浪方向发生改变时引起潮汐组件瞬时逆转受力过大造成组件损坏；本申请在满足不同的应用场景设计的同时有效在提高浮体体系的安全性。

3.采用储能一体机，使浮体能够独立为用电设施供电，实现离网运行，同时在并网运行时，通过储能电池能够输出稳定持续的电流，实现稳定发电。

4.发电储能组件安装于浮体基础凹槽内，并由光伏组件实现加盖，保障确保电气设施的安全稳定。

附图说明

图1为本实用新型的整体示意图；

图2为本实用新型中浮体基础的结构示意图；

图3为本实用新型中浮体基础的下层浮体示意图；

图4为本实用新型中潮汐组件的具体结构示意图；

图5为本实用新型中水轮安装板的安装结构示意图；

图6为本实用新型中去除光伏组件的结构示意图；

图7为本实用新型中围板的具体结构示意图。

具体实施方式

本实用新型是一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，结合附图说明和实施例对本实用新型做出详细说明。

如图1所示，该系统包括浮体基础1、光伏组件2、潮汐组件3、发电储能组件4、连接组件5。

发电储能组件安装在浮体基础上层凹槽内部，光伏组件安装在浮体基础上层凸台上。潮汐组件安装在浮体基础下层浮体间。连接组件分布在浮体基础上层平台四周，用于光伏浮体阵列的连接和锚固连接。

如图2所示，浮体基础1为栈桥结构，由上层平台11、下层浮体12及连接上层平台与下层浮体的支撑柱13构成。

上层平台11为光伏组件2和发电储能组件4的安装提供平台，由步道111、围板112与支撑台113设计组成。围板112高出步道111以防止海水流进支撑台113内，对发电储能组件4的电气设备造成影响，围板112上方安装光伏组件2后对内部支撑台113形成加盖封闭，可有效减少海水进入，围板112四周开通风孔114用于内部通风，为光伏组件2和发电储能组件4降温，保持组件的发电效率，在海面风浪较大的水域可取消通风孔114以保障浮体运行安全。

支撑台113内部四周存在排水槽115和排水孔116，当海水进入支撑台113后可以由此流出，凹槽内存在两个传动孔117，用于发电机41和潮汐组件3间传动轴32的安装穿入，发电储能组件4安装在支撑台113内中央，保护在浮体上层平台11内部。

下层浮体12及连接上层平台与下层浮体的支撑住13具有导流作用，海面波浪可以从下层浮体12和支撑住13间穿过。当波浪穿过下层浮体1,2时，带动潮汐组件3的转动，并通过传动轴带动发电机41内线圈转动进行发电。

如图3所示，潮汐组件3主要由水轮31、传动轴32和安装板33组成，在无浪条件下水轮31的部分露出水面，整个潮汐组件3的运行过程中仅少量时间全浸于海水中，使潮汐组件3能够充分利用波浪表面的能量进行发电，同时能减小叶轮转动时浪花飞溅对漂浮基础上层平台11内组件的影响。水轮31叶面采用倾斜设计，具有一定的导流作用，防止在波浪方向发生改变时引起潮汐组件3瞬时逆转受力过大造成组件损坏。安装板33位于浮体基础下层浮体12间，用于叶轮31的安装。传动轴32通过浮体基础1的传动孔117连接水轮31和发电机41，传动轴随水轮转动并带动发电机41内线圈转动。

如图4所示，发电储能组件4包括发电机41、小型逆变器42、储能电池43，发电机41安装在浮体上层平台的支撑台113内，通过传动孔117与潮汐组件的传动轴32连接，发电机41内置永磁铁，通过电磁线圈的转动切割磁感线进行发电，发电机41所发的电通过线缆传输到小型逆变器42，经逆变器转化为直流电后储存在储能电池43中。光伏组件2产生的直流电同时储存在储能电池43中。在并网发电情况下，当储能电池43中电量达到一定量后开始向电网输电，并保持输出电量稳定；在离网使用情况下，可配合相应的海上用电设备共同使用，为设备提供充足稳定的电源小型逆变器42与储能电池43整合在一个不见内部形成储能一体机44。

如图5所示，光伏组件2通过嵌入式安装在浮体基础上层平台的围板112上，光伏组件紧贴浮体基础1安装提高光伏海上发电的安全稳定性，光伏组件2大小与围板112匹配，对内部支撑台113形成加盖。光伏组件2安装后，组件四周缝隙需要用进行封边，防止海水渗入。

如图6所示，连接组件5安装于浮体基础1上层平台四周。浮体间连接形成光伏阵列时，缆绳穿过相邻浮体的连接件进行连接，使浮体间形成柔性结构；浮体单独使用时，缆绳穿过连接件与锚固件相连接，对浮体形成锚固。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：包括若干浮体基础（1），相邻两所述浮体基础（1）可相互连接；

所述浮体基础（1）包括上层平台（11）和下层浮体（12）；

所述上层平台（11）上设有发电机（41）、光伏组件（2）及用于储蓄所述发电机（41）、光伏组件（2）产生电能且能向电网供电的储能一体机（44）；

所述下层浮体（12）悬浮在水体上，所述下层浮体（12）底部设有潮汐组件（3）；所述潮汐组件（3）包括接触水体的水轮（31）和设置在所述水轮（31）转动轴线上，连同所述水轮一起转动的传动轴（32）；所述水轮（31）通过传动轴（32）驱动所述发电机（41）工作。

2.根据权利要求1所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述上层平台（11）包括设置在所述上层平台（11）中心的支撑台（113），所述发电机（41）及储能一体机（44）设置在所述支撑台（113）上；沿所述支撑台（113）周边设有围板（112）；所述围板（112）上设有光伏组件（2）。

3.根据权利要求2所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述围板（112）上设有通风孔（114）。

4.根据权利要求1所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述下层浮体（12）包括两组平行设置破浪板（121），所述破浪板（121）通过支撑柱（13）连接所述上层平台（11）。

5.根据权利要求4所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述支撑柱（13）垂直破浪板（121）；沿所述破浪板（121）长度方向上，所述支撑柱（13）侧面与所述破浪板（121）间设有倾角。

6.根据权利要求4所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述水轮（31）设置在两所述破浪板（121）间；所述传动轴（32）穿过所述上层平台（11）连接发电机（41）；两所述破浪板（121）间设有用于固定所述水轮（31）的水轮安装板。

7.根据权利要求1所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述储能一体机（44）包括逆变器和储能电池。

8.根据权利要求2所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述光伏组件（2）通过嵌入式安装在所述围板（112）上；所述支撑台（113）与所述围板（112）间设有排水槽（115）。

9.根据权利要求8所述一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述排水槽（115）流道内设有贯通所述上层平台（11）的排水口（116）。

10.根据权利要求1-9中任一所述的一种综合利用潮汐能的漂浮式光伏系统，其特征在于：所述浮体基础（1）周边设有连接件，缆线穿过所述连接件后将相邻所述浮体基础（1）连接，形成具有柔性的浮体阵列；锚固件（6）也通过缆绳与浮体基础的连接件进行连接，对浮体形成锚固。

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