CN220168069U - 一种海上风电互补发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种海上风电互补发电装置，包括浮体、风力发电组件和光伏发电组件，浮体上设有支撑件；支撑件上设有向远离浮体方向延伸的风力支架，风力发电组件设于风力支架上；光伏发电组件设于支撑件上。与现有技术相比，本实用新型通过在浮体上设置支撑件，并在支撑件上设置支架，在同一平台上同时安装风力发电组件和光伏发电组件，最大限度地利用海上空间，实现了风力发电和光伏发电互补发电；由于光伏发电组件设置在支撑件上，光伏发电组件远高于海平面，有效避免了上浪问题对光伏发电的影响，提高了装置的光伏发电效率；同时利用风力支架向远离浮体的方向延伸，用于避免风力发电组件遮蔽光伏发电组件，进一步提高光伏发电效率。

Description

一种海上风电互补发电装置

技术领域

本实用新型涉及海上发电技术领域，尤其是涉及一种海上风电互补发电装置。

背景技术

海洋是全球生命支持系统的一个基本组成部分，也是一种有助于实现可持续发展的宝贵财富，开发利用新型清洁能源是可持续发展和环境保护的必由之路，合理开发海洋资源是实现经济可持续发展的内在要求。

海上风电建设成本高昂，海上风电发电受风速影响，发电功率波动较大。一般情况下，一般在海上窗口期，风速较低，风机基本处于停机状态。因此，如何充分利用海上风电风电平台，提升发电效率，提高经济性，降低功率波动，减小对电网冲击，提高电网安全，对整个风电场具有重要意义。为了解决以上问题，不同种类的新型发电结构被提出，其中风光综合结构是其中一种重要的结构。风光综合发电结构可同时利用太阳能和风能，提高了发电效率，提高了经济性。然后，目前大多数海上风电平台结构加上太阳能发电装置后，由于太阳能板存在的原因，整体结构的抗极端风浪性能降低，结构的安全性能下降。此外，目前的结构所铺设的太阳能板面积有限，不能很好的利用风电基础平台。因此，有必要对现有结构进行升级改造，提出新型的风光综合发电结构，提升风光综合结构的发电效率，保证整体结构的安全性。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种海上风电互补发电装置，提高发电效率。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种海上风电互补发电装置，包括：

浮体，所述浮体上设有支撑件；

风力发电组件，所述支撑件上设有向远离所述浮体方向延伸的风力支架，所述风力发电组件设于所述风力支架上；

光伏发电组件，所述光伏发电组件设于所述支撑件上。

在其中一个实施例中，所述浮体设有多个，多个所述浮体由连接件连接，形成一个多边形。

在其中一个实施例中，所述连接件与所述光伏发电组件之间设有多个独立的气囊。

在其中一个实施例中，所述浮体分别为多个第一浮体和第二浮体，多个所述第一浮体围绕所述第二浮体设置，所述连接件分别为多个第一连接件和多个第二连接件，所述第一连接件的两端分别连接相邻两个所述第一浮体，所述第二连接件的两端分别连接所述第二浮体和所述第一浮体。

在其中一个实施例中，所述风力支架设于所述第一浮体的支撑件上，每个所述支撑件上设有多个所述风力支架，所述风力发电组件包括风塔和设于所述风塔上的垂直轴风机，所述风力支架与所述风塔连接。

在其中一个实施例中，所述风力支架包括第一支杆、第二支杆和第三支杆，所述第一支杆的两端分别与所述支撑件底部和所述风塔连接，所述第二支杆的两端分别与所述支撑件顶部和所述风塔连接，所述第三支杆的两端分别与所述光伏发电组件和所述风塔连接。

在其中一个实施例中，所述光伏发电组件包括光伏支架和设于所述光伏支架上的光伏面板，所述风力支架上设有第一滑轨，所述光伏支架上设有第二滑轨，所述第一滑轨与所述第二滑轨连通，所述风力发电组件与所述第一滑轨、所述第二滑轨分别滑动配合。

在其中一个实施例中，所述支撑件分别为设于所述第一浮体上的第一支撑件和设于所述第二浮体上的第二支撑件，所述第一连接件的两端分别与相邻所述第一支撑件底部连接，所述第二连接件的两端分别与所述第二支撑件底部、所述第一支撑件顶部连接。

在其中一个实施例中，所述第一浮体设有6个，所述第一连接件设有6个，所述第二连接件与所述第一浮体一一对应，所述第一浮体与所述第一连接件形成一个六边形，所述第一浮体位于所述六边形的顶点处，所述第一连接件位于所述六边形的边线处，所述第二浮体位于所述六边形的几何中心。

在其中一个实施例中，所述浮体为钢制浮筒，所述支撑件为钢制支撑桁架，所述连接件为钢制连接桁架。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、上述的海上风电互补发电装置，通过在浮体上设置支撑件，并在支撑件上设置支架，在同一平台上同时安装风力发电组件和光伏发电组件，最大限度地利用海上空间，实现了风力发电和光伏发电互补发电；由于光伏发电组件设置在支撑件上，光伏发电组件远高于海平面，有效避免了上浪问题对光伏发电的影响，提高了装置的光伏发电效率；同时利用风力支架向远离浮体的方向延伸，用于避免风力发电组件遮蔽光伏发电组件，进一步提高光伏发电效率。

2、该装置采用第一浮体、第二浮体提供浮力，并采用第一连接件、第二连接件连接第一浮体，围绕第二浮体围成一个多棱柱，使得第一浮体、第二浮体形成了一个稳定连接的浮力平台，进一步提高装置的平衡性能和漂浮性能。

3、支架采用第一支杆、第二支杆和第三支杆形成一个三角支撑结构，有利于提高支架的结构强度，有效支撑风力发电组件。

4、风力发电组件采用垂直轴风机，垂直轴风机的重心集中于风塔底部，结构稳定性更强，且垂直轴风机的转动半径小，可以在同一浮体上设置多个风力发电组件，提高风力发电组件的发电功率。

5、第一支撑件与第一连接件、第二连接件形成了一个稳定的三角支撑结构，提高了第一浮体与第二浮体的连接强度，提高了对光伏发电组件的支撑强度。

6、浮体与连接件围成一个六边形结构，对称的结构使得第一浮体与第二浮体连接强度更高，漂浮性能更佳。

7、风力发电组件能够通过第一滑轨、第二滑轨在风力支架和光伏支架上移动，调节风力发电组件与光伏发电组件的相对位置，避免风力发电组件遮挡光伏发电组件，同时根据风向调节风力发电位置，提高风力发电效率。

附图说明

图1为本实用新型中海上风电互补发电装置的结构示意图。

图2为本实用新型中海上风电互补发电装置(隐去光伏发电组件)的结构示意图。

图3为本实用新型中海上风电互补发电装置的主视图。

图4为本实用新型中海上风电互补发电装置(隐去风力发电组件)的主视图。

图5为本实用新型中海上风电互补发电装置的侧视图。

图6为本实用新型中海上风电互补发电装置(隐去光伏面板)的俯视图。

附图标记：100、海上风电互补发电装置；10、浮体；11、第一浮体；12、第二浮体；20、风力发电组件；21、风塔；22、垂直轴风机；30、光伏发电组件；31、第一光伏板；32、第二光伏板；33、光伏支架；331、第二滑轨；34、铰接轴；35、驱动件；40、连接件；41、第一连接件；42、第二连接件；50、支撑件；51、第一支撑件；52、第二支撑件；60、风力支架；61、第一支杆；62、第二支杆；63、第三支杆；64、第一滑轨；70、气囊。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。

下面结合附图对一些实施例中的海上风电互补发电装置100进行具体描述。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，在一实施例中，提供了一种海上风电互补发电装置100，包括浮体10、风力发电组件20和光伏发电组件30；

其中，浮体10上设有支撑件50；支撑件50上设有向远离浮体10方向延伸的风力支架60，风力发电组件20设于风力支架60上；光伏发电组件30设于支撑件50上。

具体地，如图2所示，在一实施例中，浮体10设有多个，多个浮体10由连接件40连接，形成一个多边形。

在本具体实施例中，浮体10为钢制浮筒，支撑件50为钢制支撑桁架，连接件40为钢制连接桁架。

进一步地，如图3和图5所示，在一实施例中，连接件40与光伏发电组件30之间设有多个独立的气囊70。气囊70内填充空气，由于气囊70的重量较小，可以在不增加装置整体体积的情况下，辅助浮体10进一步提高海上风电互补发电装置100的浮力。

其中，气囊70为PVC气囊，其密度仅为钢铁的18％，在结构相同的情况下，浮力更大，并且PVC具有较强的抗氧化性能和抗腐蚀性能，有利于提高气囊70的使用寿命。

在本具体实施例中，气囊70包括第一气囊和多个第二气囊，多个第二气囊设于第一气囊内。多个第二气囊相互独立，避免第一气囊漏气或部分第二气囊漏气后影响整体的浮力。

进一步地，如图2和图3所示，在一实施例中，浮体10分别为多个第一浮体11和第二浮体12，多个第一浮体11围绕第二浮体12设置，连接件40分别为多个第一连接件41和多个第二连接件42，第一连接件41的两端分别连接相邻两个第一浮体11，第二连接件42的两端分别连接第二浮体12和第一浮体11。该装置采用第一浮体11、第二浮体12提供浮力，并采用第一连接件41、第二连接件42连接第一浮体11，围绕第二浮体12围成一个多棱柱，使得第一浮体11、第二浮体12形成了一个稳定连接的浮力平台，进一步提高装置的平衡性能和漂浮性能。

其中，支撑件50分别为设于第一浮体11上的第一支撑件51和设于第二浮体12上的第二支撑件52，第一连接件41的两端分别与相邻第一支撑件51底部连接，第二连接件42的两端分别与第二支撑件52底部、第一支撑件51顶部连接。第一支撑件51与第一连接件41、第二连接件42形成了一个稳定的三角支撑结构，提高了第一浮体11与第二浮体12的连接强度，提高了对光伏发电组件30的支撑强度。

在本具体实施例中，第一浮体11设有6个，第一连接件41设有6个，第二连接件42与第一浮体11一一对应，第一浮体11与第一连接件41形成一个六边形，第一浮体11位于六边形的顶点处，第一连接件41位于六边形的边线处，第二浮体12位于六边形的几何中心。浮体10与连接件40围成一个六边形结构，对称的结构使得第一浮体11与第二浮体12连接强度更高，漂浮性能更佳。

具体地，如图2和图3所示，在一实施例中，风力支架60设于第一浮体11的支撑件50上，每个支撑件50上设有多个风力支架60，风力发电组件20包括风塔21和设于风塔21上的垂直轴风机22，风力支架60与风塔21连接。风力发电组件20采用垂直轴风机22，垂直轴风机22的重心集中于风塔21底部，结构稳定性更强，且垂直轴风机22的转动半径小，可以在同一浮体10上设置多个风力发电组件20，提高风力发电组件20的发电功率。

参照图2和图3，风力支架60包括第一支杆61、第二支杆62和第三支杆63，第一支杆61的两端分别与支撑件50底部和风塔21连接，第二支杆62的两端分别与支撑件50顶部和风塔21连接，第三支杆63的两端分别与光伏发电组件30和风塔21连接。支架采用第一支杆61、第二支杆62和第三支杆63形成一个三角支撑结构，有利于提高支架的结构强度，有效支撑风力发电组件20。

进一步地，如图4、图5和图6所示，在一实施例中，光伏发电组件30包括光伏支架33和设于光伏支架33上的光伏面板，风力支架60上设有第一滑轨64，光伏支架33上设有第二滑轨331，第一滑轨64与第二滑轨331连通，风力发电组件20与第一滑轨64、第二滑轨331分别滑动配合。

其中，风塔21上设有滑块，滑块与第一滑轨64、第二滑轨331分别滑动配合，使得滑块能够带动风塔21经过风力支架60在光伏支架33上移动，调节风力发电组件20与光伏发电组件30的相对位置，避免风力发电组件20遮挡光伏发电组件30，同时根据风向调节风力发电位置，提高风力发电效率。并且，第二支杆62、第三支杆63与光伏面板均设于支撑件50的顶部，位于同一平面上，构成了海上风电互补发电装置100的顶面，第一滑轨可以设置在第二支杆62或第三支杆63上，因此第一滑轨64与第二滑轨331位于同一平面内，滑块带动风力发电组件20在第一滑轨64、第二滑轨331上移动，即为风力发电组件20在装置顶面移动，有利于提高风力发电组件20移动的平稳性。第二滑轨331可以设置在光伏面板外围，便于风力发电组件20滑动到光伏支架33上。

在本具体实施例中，光伏面板为折叠式面板，包括第一光伏板31和第二光伏板32，第一光伏板31和第二光伏板32通过铰接轴34连接，铰接轴34设于光伏面板的中分线上，第一光伏板31、第二光伏板32与光伏支架33之间分别设有驱动件35，用于驱动第一光伏板31、第二光伏板32绕铰接轴34转动，因此可以根据光照方向调节第一光伏板31、第二光伏板32与光伏支架33的夹角，提高光伏面板的发电效率。在本实用新型中，驱动件35为液压缸，通过伸缩驱动第一光伏板31、第二光伏板32转动。

具体地，在一实施例中，海上风电互补发电装置100还包括多个牵引索，牵引索的一端与浮体10连接，牵引索的另一端用于与海底锚定连接。牵引索用于将海上风电互补发电装置100与海底锚定连接，限制海上风电互补发电装置100的位置，避免海上风电互补发电装置100飘走。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据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“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种海上风电互补发电装置，其特征在于，包括：

浮体(10)，所述浮体(10)上设有支撑件(50)；

风力发电组件(20)，所述支撑件(50)上设有向远离所述浮体(10)方向延伸的风力支架(60)，所述风力发电组件(20)设于所述风力支架(60)上；

光伏发电组件(30)，所述光伏发电组件(30)设于所述支撑件(50)上。

2.根据权利要求1所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述浮体(10)设有多个，多个所述浮体(10)由连接件(40)连接，形成一个多边形。

3.根据权利要求2所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述连接件(40)与所述光伏发电组件(30)之间设有多个独立的气囊(70)。

4.根据权利要求2所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述浮体(10)分别为多个第一浮体(11)和第二浮体(12)，多个所述第一浮体(11)围绕所述第二浮体(12)设置，所述连接件(40)分别为多个第一连接件(41)和多个第二连接件(42)，所述第一连接件(41)的两端分别连接相邻两个所述第一浮体(11)，所述第二连接件(42)的两端分别连接所述第二浮体(12)和所述第一浮体(11)。

5.根据权利要求4所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述风力支架(60)设于所述第一浮体(11)的支撑件(50)上，每个所述支撑件(50)上设有多个所述风力支架(60)，所述风力发电组件(20)包括风塔(21)和设于所述风塔(21)上的垂直轴风机(22)，所述风力支架(60)与所述风塔(21)连接。

6.根据权利要求5所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述风力支架(60)包括第一支杆(61)、第二支杆(62)和第三支杆(63)，所述第一支杆(61)的两端分别与所述支撑件(50)底部和所述风塔(21)连接，所述第二支杆(62)的两端分别与所述支撑件(50)顶部和所述风塔(21)连接，所述第三支杆(63)的两端分别与所述光伏发电组件(30)和所述风塔(21)连接。

7.根据权利要求5所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述光伏发电组件(30)包括光伏支架(33)和设于所述光伏支架(33)上的光伏面板，所述风力支架(60)上设有第一滑轨(64)，所述光伏支架(33)上设有第二滑轨(331)，所述第一滑轨(64)与所述第二滑轨(331)连通，所述风力发电组件(20)与所述第一滑轨(64)、所述第二滑轨(331)分别滑动配合。

8.根据权利要求4所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述支撑件(50)分别为设于所述第一浮体(11)上的第一支撑件(51)和设于所述第二浮体(12)上的第二支撑件(52)，所述第一连接件(41)的两端分别与相邻所述第一支撑件(51)底部连接，所述第二连接件(42)的两端分别与所述第二支撑件(52)底部、所述第一支撑件(51)顶部连接。

9.根据权利要求4所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述第一浮体(11)设有6个，所述第一连接件(41)设有6个，所述第二连接件(42)与所述第一浮体(11)一一对应，所述第一浮体(11)与所述第一连接件(41)形成一个六边形，所述第一浮体(11)位于所述六边形的顶点处，所述第一连接件(41)位于所述六边形的边线处，所述第二浮体(12)位于所述六边形的几何中心。

10.根据权利要求2所述的一种海上风电互补发电装置，其特征在于，所述浮体(10)为钢制浮筒，所述支撑件(50)为钢制支撑桁架，所述连接件(40)为钢制连接桁架。