TW201620787A - 電力平台 - Google Patents

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TW201620787A
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TW103141555A
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Inventor
百順 莊
佑罕 昆尼
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全球可再生能源有限公司
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

本發明揭露一種用於產生電的電力平台,該平台包含:一平台體部,其支撐用於產生來自水能量之電的一裝置,其中該電力平台具有一選擇性可變浮力,以將該平台沈在水中。

Description

電力平台
本發明係關於近海平台的領域。具體地,本發明係關於被組態以利用自然能量並且將其轉換成電力的近海平台。
一振動水柱(OWC)裝置使用大體積的移動水當作在圓柱中的活塞,以當波上升時將空氣自該柱排出;相反地,當波下降時,新鮮空氣會被拉引到該柱內。空氣進入與離開該柱的此移動係被使用來轉動雙向渦輪機,譬如配置在該柱頂部上的井渦輪機。來自該渦輪機的轉動能量隨後被使用來產生電力,該電力係藉由一傳輸線傳送到海岸。
此些裝置基本上沿著陡峭的海岸線被架構、安裝或布署,甚至到懸崖或近海環境與河口的面內,在此在波峰與波谷之間的高度差會被宣告。當該波的重力位能能量被最大化時,這有助於來自一波的更高能量產生。不過,將理解的是,此些位置造成許多安裝困難。這些困難的範圍從成本增加以及安裝與運行此一設施的複雜度到可能面對環保人士反對之海域位置的損害。
這和與發展本發明有關的此背景與問題與困難度相抵觸。各種類型的裝置被使用來轉換自然能量,例如太陽、風、波、潮汐等等。不過,設計新裝置以解決或改善以上所說明的缺點總是令人期待的。
已經被包括在本說明書中之文件、動作、材料、裝置、物品或諸如此類的任何討論,其係沒有允許這些物質的任一者或全部形成先前技術基礎的一部份或者在本發明相關領域中為一般普通的知識,當它存在於本申請書之各申請專利範圍的優先權日期之前。
本發明提供一種用於產生電的電力平台,該平台包含:一平台體部,其支撐用於產生來自水能量之電的裝置,其中該電力平台具有選 擇性可變浮力,以使該平台沈在水中。
在一項實施例中,有提供一種用於產生電的電力平台體部,其適合在水上浮動,該電力平台支撐用於產生來自水能量之電的裝置,該電力平台具有選擇性可變浮力,以用於將該平台浮動到一安裝位置並且壓載該平台以座落在海床上,因而提供靜態的支撐給該電產生裝置。
該裝置包含一振動水柱,以產生來自波能量的電。該裝置包含至少一個潮汐渦輪機,其係懸置在該水平面以下,以產生來自潮汐能的電。
該選擇性可變浮力致使該電力平台自動浮動。
該平台體部在平面視圖中包含一多邊形形狀。該平台體部係為該裝置被安裝到的一剛性結構。
該平台可支撐繞著該平台體部來配置的複數個振動水柱。在一密閉迴路組態中,該等振動水柱繞著該平台等距離地間隔。該等振動水柱繞著該體部配置,它們之間以半個至一個半振動水柱之間的距離間隔。較佳地,該振動水柱被配置以使得與各振動水柱有關的雙向渦輪機係向內面向該平台。
該平台體部可支撐六個振動水柱,其繞著該平台的周邊等距離地間隔。
該電力平台包括該平台體部被安裝到的一基部。該基部包含複數個支柱以支撐該結構在一海床上。該複數個支柱繞著該平台體部等距離地配置以及距該等裝置等距離地間隔。該平台體部進一步包含用於接收一振動水柱之一安裝構件的一架座。該平台體部的該架座可被永久地添加到一振動水柱的一安裝構件。
各支柱包含一壓載水艙。海水被使用來充填該壓載水艙。複數個支柱之各個的該壓載水艙可具有足夠的體積來降下該平台以座落在該海床上。
在側截面圖中,各支柱的下部份係為梯形。各支柱的下部份包含一外框架以及繞著該壓載水艙配置的一系列強化構件。該複數個支柱並非相等體積。
在另一項實施例中,有提供一種用於產生電的電力平台,該 電力平台支撐複數個裝置以用於從水能量產生電,在一密閉迴路組態中,該複數個裝置彼此間隔,其中在各裝置之間的間隔至少為在該迴路組態中之該裝置距任何後續裝置的至少一寬度。
在一項實施例中,有提供一種用於產生電的電力平台,該電力平台支撐複數個裝置以用於從水能量產生電,其中該平台具有選擇性可變浮力,以將該平台浮動,至少部份地在水平面之上。
一進一步實施例提供一種用於產生電的電力平台,該電力平台支撐複數個裝置以用於從水能量產生電,其中該平台包含能夠浮動的剛性平台體部,而且該等裝置被附接到該剛性平台體部。
在一項實施例中,有提供一種用於從波能量產生電的裝置,該裝置包含與一渦輪機有關的一振動水柱,該渦輪機從在該振動水柱中的氣流產生電,該振動水柱具有圍繞一腔室在其中的一外殼,該外殼具有用於接收進入與離開該腔室之波的一下入口以及一孔口,該孔口提供用於吸進與推出該腔室之空氣的進入與出去。
該電力平台進一步包含當該平台被淹沒在水中時用於將該平台之支柱的侵蝕最小化的一阻障物。
在一些實施例中,該電力平台包含一風渦輪機。從水能量產生的電以及從風渦輪機產生的該電力可被共同地整合成一單一電性輸出。該單一電性輸出可被饋送到一電纜,該電纜將從該平台產生的該電力傳送到另一位置。
在一項實施例中,有提供一種用於從波能量產生電之電力平台的系統,該系統包含:複數個電力平台,如上文所說明;以及一電力傳輸線網路,其將各電力平台連接到至少一個其他電力平台。該系統進一步包含連接到另一位置的一電力傳輸線。其他位置則可為船隻、在陸上的電力廠、或者一近海鑽油平台。
電力平台的系統係藉由電力傳輸線來電性互連,其中從至少一個電力平台那裡,延伸一主要的電力傳輸線,以用於將由該等平台之全部所發展的電力傳輸到一海岸。
該複數個電力平台係彼此串聯地電性連接以及電性連接到至海岸的該主要電力傳輸線。或者,該複數個電力平台包含一主要平台, 從該主要平台那裡延伸一延伸到海岸的主要電力傳輸線,而且該複數個電力平台之剩餘的各個被電性連接到該主要平台。
在另一項實施例中,有提供一種組裝與安裝一電力平台的方法,該方法包含以下步驟:支撐該電力平台體部在一水體部之上;藉由連接各支柱的一上部份到該水平面之上的該平台體部而將在該水體部中的支柱連接到該平台體部;以及壓載各支柱的一下部份,以將該電力平台的該等支柱沈在水下面。
該方法進一步包含在該平台體部被連接到各支柱的上部份之後將一OWC附接到該電力平台體部之步驟。該方法包含將該等支柱之各個的下部份壓載之前,將在該水體部中之該組裝電力平台體部運輸到一安裝位置。該方法包含將在一駁船上的該電力平台體部運輸到一安裝位置,並且在連接到各支柱之該上部份之前,將該電力平台體部支撐在該駁船上。該方法包含將該駁船相關於該水體部的水平面來提高與下降該駁船,以從該駁船移除該平台。該方法包含將各支柱的該上部份焊接到該電力平台體部。
在另一項實施例中,有提供一種用於從波能量產生電的裝置,該裝置包含具有一外殼圍繞一腔室於其中的一振動水柱,該外殼具有用於接收進入與離開該腔室之波的一下入口以及一孔口,該孔口提供用於吸進與推出該外殼之空氣的進入與出去,該孔口與從在該腔室中的該氣流產生電的雙向渦輪機流體連通,其中該下入口由一側板部份地圍繞,以用於將水排入該入口。
該外殼包含用於支撐來自一電力平台之該振動水柱的一安裝構件。該側板被組態以從該入口向外張開,以使得該側板將波排入該振動水柱的該腔室內,因而將從該裝置產生的電放大。該側板可從離入射波方向最遠之OWC的一側延伸。該側板朝該海床延伸,超過該外殼的吃水線。該側板在該入口下面延伸到在該外殼之吃水線深度之一與三倍之間的一深度。
一部份側板朝該入射波方向產生角度。該側板部份係對該入射波方向傾斜50至70度的角度。
該腔室體積對該入口面積的比率大約為1:5。
該腔室體積對該孔口面積的比率係在300:1至300:1之間。
該外殼之入口的面積對該外殼之孔口的面積的比率係為100:1。
在另一項實施例中,有提供一種用於一電力平台的防沖沙裙板,該裙板包含:可調整地連接到該平台之一支柱的一固持膜,該膜至少繞著該平台之該支柱的一下部份地延伸,該膜形成被組態以固持粗顆粒性材料的一包封,以使得一旦該電力平台被下降到該海床上的一擱置位置時,該膜從該支柱被鬆開,而且該粗顆粒性材料會掉到繞著該支柱以下部份的該海床,以用來防沖沙。
該粗顆粒性材料可從岩石、石頭、碎石、礫石、或其組合被選擇。該固持膜可自該支柱下垂,其係可自其可鬆開地懸置。
在另一項實施例中,有提供一種用於從波能量產生電的裝置,該裝置包含具有一外殼圍繞一腔室於其中的一振動水柱,該外殼具有用於接收進入與離開該腔室之波的一下入口以及一孔口,該孔口提供用於吸進與推出該外殼之空氣的進入與出去,該孔口與雙向渦輪機流體連通,其中該下入口與一側板部份地接壤,以用於將水排入該入口。
本發明之實施例的詳細說明係連同藉由實例來顯示本發明原理的附圖而在以下被提供。雖然本發明結合此些實施例來說明,但是應該理解本發明不限於任何實施例。相反地,本發明之範圍係僅僅受到附加申請專利範圍所限制,而且本發明包含許多替代、修改與等值。為了實例之目的,許多具體細節被陳述在以下說明中,以便能夠提供對本發明的完整理解。
本發明可在沒有這些具體細節的其中一些或全部之下根據該等申請專利範圍來實行。
1‧‧‧電力平台
2‧‧‧平台體部
3‧‧‧周邊
4‧‧‧角柱
4’‧‧‧角柱
6‧‧‧船靠岸的平台
8‧‧‧走道
10‧‧‧維修平台
100‧‧‧振動水柱裝置
101‧‧‧潮汐渦輪機
102‧‧‧外殼
102a‧‧‧下外殼
103‧‧‧腔室
104‧‧‧開口
105‧‧‧基部
106‧‧‧孔口
107‧‧‧吃水線
108‧‧‧渦輪機
109‧‧‧拉條
110‧‧‧風渦輪機
112‧‧‧塔
113‧‧‧頂蓋
114‧‧‧葉片
116‧‧‧動力系統
118‧‧‧旋轉器
120‧‧‧次要支柱
120a‧‧‧主要支柱
122‧‧‧核心
123‧‧‧第一核心強化體
124‧‧‧體部
125‧‧‧環
126‧‧‧基部
127‧‧‧強化體
127a‧‧‧加固構件
128‧‧‧壓載艙
130‧‧‧側板
140‧‧‧安裝配件
141‧‧‧安裝托架
142‧‧‧圓柱形外殼
143‧‧‧條
145‧‧‧臂
150‧‧‧船塢
160‧‧‧駁船
163‧‧‧第一過濾層
165‧‧‧第二裝甲層
170‧‧‧移動式起重機
180‧‧‧防沖沙群板
181‧‧‧固持膜
182‧‧‧保留線
184‧‧‧托架
186‧‧‧粗顆粒性材料
190‧‧‧電力傳輸線
195‧‧‧電性臍電力傳輸線
198‧‧‧潛水器
199‧‧‧人
200‧‧‧海床
本發明的實施例係藉由參考附圖的實例而且不藉由限制來顯示,其中:
圖1係為根據本發明第一實施例之電力平台的等角視圖;圖1A係為該電力平台的等角線框圖,其顯示在該平台之體部上之風渦輪機與6個振動水柱(OWC)的位置; 圖2係為圖1之近海平台的平面圖,其具有三個腿部繞著該平台體部之周邊等距離地安置;圖2A係為圖2之近海平台的平面圖,其具有用於從水能量產生電的水渦輪機,以替代振動水柱;圖3係為圖1之近海平台的端視圖,其顯示放置在該風渦輪機以下之主要腿部的更大體積;圖3A係為圖2A之近海平台的端視圖,其顯示放置在水中之平台以下的水渦輪機;圖4係為圖1之近海平台的側視圖;圖5係為來自圖1之支柱的側視圖;圖6A係為圖1之主要支柱的側視圖;圖6B係為圖5之支柱的截面等角視圖,其顯示該水艙的支撐結構;圖7A係為圖1之近海平台之次要支柱的等角視圖;圖7B係為圖7A之支柱的等角線框平面圖;圖8係為OWC的頂部等角視圖;圖9係為圖8之OWC的左側視圖;圖10係為圖8之OWC的前視圖;圖11係為圖8之OWC的平面圖;圖12係為OWC的側視圖,其顯示與入射波之方向相關之波入口的定向;圖13係為OWC的透視圖,其具有繞著該波入口、朝向該海床來延伸的側板;圖14係為OWC的透視圖,其具有朝向一入射波方向來傾斜的側板;圖15係為OWC的透視圖,其具有比圖14之側板具有更小吃水線的陡傾斜側板;圖16顯示包含一對合作托架之OWC座呈線框的透視圖。
圖17以側視圖顯示至一平台體部之上與下OWC座的相關附接組態;以及 圖18係為OWC的前視圖,其具有至該平台體部的四個座,各座緊鄰該體部的交叉條放置;圖19A至19E係為在複數個OWC之間之不同空間關係的概要平面圖;圖20係為呈部份分解狀態之一駁船運輸圖1電力台之呈平面視圖的概略顯示;圖21係為在組裝到電力平台之前的駁船與電力平台組件之碼頭排列之呈平面圖的概略顯示;圖22係為呈側視圖之平台的概略側視圖,其顯示用於組裝一風渦輪機至該平台的一起重機;圖23係為該平台與支撐結構對準同時被支撐在駁船上之呈側視圖的概略顯示;圖24係為圖1之平台仍被支撐在駁船上、被附接到複數個支撐結構之呈側視圖的概略顯示;圖25係為該平台浮動在該駁船之上之呈側視圖的概略顯示;圖26係為該平台浮動以及準備牽引到安裝位置之呈側視圖的概略顯示;圖27係為該平台在該安裝位置上之呈側視圖的概略顯示,該等支柱係座落在該海床上;圖28係為圖1之電力平台的支撐物之詳細圖,其顯示繞著該支柱以下部份的一防沖沙阻障物;圖29係為(藉由壓載艙的淹水)下沈以座落於海床上之圖28支柱的詳細圖;圖30係為潛水者布署防沖沙阻障物的側視圖;圖31係為該布署防沖沙阻障物繞著該平台之支柱的圖式;圖32係為圖1的平台位於海床上的位置、其具有沖沙保護繞著各支柱來布署的側視圖;圖33係為在不具有沖沙保護之下繞著支柱之海床侵蝕的顯示;圖34係為防沖沙阻障物繞著該平台之主要與次要支柱來布 署的顯示;圖35係為複數個電力平台之第一配置的概略圖,在此各平台被連接到一主要平台,該主要平台被組態以傳送電力到海岸;以及圖36係為複數個電力平台的概略圖,在此該等平台係串聯地排列。
在以下說明中,相同的參考特徵指定在遍及該等圖式之許多圖的相同或對應部件。
本發明將參考附圖更完整地在下文說明,其中本發明的各種實施例係被顯示。本發明可呈許多不同的形式來實施而且不應該被詮釋為限制於在本文中所陳述的該等實施例。
在本文中所使用的用詞〝水能量〞意味著從水之移動所得到的能量,其係並且包括水能量形式,譬如波能量與潮汐能量。
水能量係從動能與重力位能來得到。這些能量源兩者將能量給予波,該波隨後可被收獲或藉由渦輪機轉換成可用、可運輸、清潔電力。在本說明書中對〝波能量〞的參考打算包含動能與位能兩者。
從潮汐能量得到的電力係經由水的移動、經由由於月亮與太陽之水的萬有引力之潮汐力來產生。經由潮汐流動來產生電的裝置利用來自經由潮汐移動之水流的動及/或位能的能量。
希望在本說明書中對〝波〞的全部參考打算包含從海上的波或者由潮汐所產生的波。用詞〝波〞亦打算包含沿著海岸所形成的風波,在此該波係藉由該風與水移動的組合力以及海深度的變化所產生,其係隨著海床深度而改變。
一般說明
現在參考圖1至4,由顯示根據本發明之第一態樣的電力平台1。電力平台1支撐用於從波能量產生電的複數個裝置,其係在圖1至36中以振動水柱裝置(OWC)100來顯示,伴隨風渦輪機110。
電力平台1包含多角形的平台體部。該形狀將取決於被安裝的OWC數目,其係並且可以是六角形或五角形。在所示的實施例中,該平台體部係為從鋼桁架框架所製造的三角形平台體部2,以使得該所得的平台 體部2為具有高比強度(亦即,高強度-至-重量比)的剛性結構。該鋼桁架係從平板與管兩者所形成。該主要的鋼結構係從具有降伏強度在300MPa至400Mpa之間的鋼所製造。次要鋼結構,例如,強化體與加固構件,其係從具有降伏強度在200MPa至250Mpa之間的鋼所製造。平台體部2的這些材料等級與尺寸給予平台1近似在2400與3600噸之間的重量(這不包括OWC100或風渦輪機110)。除了可得到提供必要強度的鋼以外,替代的材料可被使用。
體部2的三角形形式亦提供一固有的底部穩定性,其意指不需要任何堆積或昂貴的基礎來支撐或固定該平台1在海床200上。三角形形式進一步提供浮動穩定性,其致使全部的結構浮動,因而將在海上之海結構的成本最小化,假如無法避免的話。
平台體部2的三角形形式亦有助於依據資源簡單地被比例化,以提供平台1的希望大小,其簡單地容納數量可變的OWC100。該顯示的實施例顯示支撐六個OWC的三角形體部,雖然可理解相同的結構可均衡地支撐三個OWC。一般而言,該電力平台包含範圍從1、2、3、4、5或6的任何數目的OWC。
體部2的各三角形單元在結構上係為管狀,其係並且在頂部上被電鍍以產生上平台體部2的封閉部份。相較於體部2的邊側與下部份,其係大幅地沒被電鍍,以允許波沒被抑制地經過體部2之各部份的通道。
當平台1的安裝位置被決定時,海洋圖係被使用來評估一建議安裝位置之海洋或潮汐的可用波能量。這些圖通常將提供一日曆年度的能量可用率,以計算潮汐型態的季節性變化。這些圖將協助決定平台1的哪種尺寸、OWC100的數目以及風渦輪機110的尺寸適合提供最佳電力輸出的該位置。一組態平台1的潛在每年能量生產可使用電力矩陣被計算。所建議的安裝位置與電力平台矩陣隨後會被覆蓋以評估是否可得到該希望的電力輸出。
OWC100係藉由安裝OWC而被附接到剛性平台體部2,如以下更詳細的討論。平台體部2在浮動出而到一預定近海位置之前被架構在地面上。在該預定位置遠離海岸之處,例如近海2至4公里,可使用駁船運輸完全或部份已架構的平台1,到該安裝位置的附近地帶。該安裝位置需要充 分的海水深度以用於有效率地收穫波能量。對於在本中所說明的平台1而言,這是在20至40米之間,基本上,更大的水深度將提供更有用的波電力。最佳的工作深度將因為平台1的不同尺寸以及OWC100的不同尺寸而變化。平台1可考慮被放置在離海岸10km那麼遠。
電力平台1被組態以具有一波分散特徵。具體地,平台1的結構發揮作用以分散波,其中當面對入射波的方向來定向時,該結構具有在該波行進之方向中發散的一發散部份。該發散部份面對入射波的方向內,以使得一入射波首先能夠遇見發散的窄峰,以使得該波能夠被偏轉。例如,在所顯示的實施例中,體部2的三角形形式協助弄壞曾經在原處、體部2經常暴露到之入射波的共振。平台體部2之角柱4’的頂點切斷該接近波以及將它們分散在平台1周圍。該平台體部2之波分散特徵亦協助引導波圍繞OWC100。
藉由安裝複數個OWC100到單一剛性結構上,平台1的組態較佳適合在海上的情況生存。加載在平台體部2上的疲勞在歷經大量波活動及/或高波情況的海區域中係為高的。高波經常衝擊平台1會導致在平台1之組件之間的互連件上的高水平應力。在體部2從複數個互連模組被組態之處,在此,該等模組有助於該結構的剛性,此疲勞負載係在該等模組之間的該等接點與連接上被經歷。在體部2的模組之間的接點上之疲勞負載減少平台1的預期壽命。
一旦被安裝,體部2至少部份地被浸於海中,其具有在2與3公尺之間的吃水線。該吃水線會改變以適合平台1的不同位置。
平台體部2支撐呈密閉迴路組態的OWC100,其與呈直線不同。該組態促進在海洋情況中之電力平台1的穩定性,特別用於更大的平台。OWC100的密閉迴路組態係沿著一迴路的周邊來排列,取決於OWC的數目,該迴路係為等間隔OWC的三角形迴路(三個OWC)、或方形迴路(四個OWC)、五角形迴路(五個OWC)、六角形迴路(六個OWC)等等。
在所顯示的實施例中,就平台體部2之三個邊側的各個而言,有兩個OWC100自此下垂,一個在或朝平台體部2之那邊側之各別端點的各個。換言之,就平台體部2之三個角落的各個而言,有一OWC100位於該角落的各邊側上。
為了感受一下在圖式中所顯示之平台1的規模,平台1之三邊側的各個大概80米長。平台1的尺寸與規模將取決於可用的自然能量資源,其係並且範圍從20m至100m。各個OWC100具有大概17米的直徑以及大約20米的高度。於是,平台1進一步包含船靠岸的平台6,以及各種走道8以及在OWC100與風渦輪機110周圍以及之間延伸的維修平台10。
在圖1A中。平均大小的人199被顯示站在該等維修平台10的其中一個上。平台10位於平均海平面(MSL)之上大約5米,以最小化平台10的潮濕情形。這協助提供乾(或至少較乾)的工作狀態,以用於欲被實施的維修與修理。
船靠岸的平台6提供船隻繫泊以及人員進入到各平台10。船靠岸的停台6理想上位於各平台10的背風面,以提供保護並且將抗主要風與波方向之動作的暴露最小化。
平台體部2的三角形形狀包含三個角柱4以及體部2之各邊側的頂點。圖1顯示用於平台1的支柱120,其從體部2之該三個管狀角柱4的各個下垂。圖1進一步顯示配置在體部2的角柱4’以下的主要支柱120a,其支撐風渦輪機110。在體部2之兩個剩餘角落上的該等次要支柱120具有較小的體積,而當電力平台1在海中浮動或者座落於海床200上時,它們具有較少的重量。
上文所說明之平台1布局的重要優點係為由於從相同平台1下垂之另一個OWC100的存在而從一個OWC100之水移動遮蔽的效果會被最小化。這相關於OWC100布局與定向而有更詳細的討論。
圖1A以線框來顯示平台1。六個OWC100以圍繞體部2之各角柱4、4’的三個等距離對而被顯示於空間。在該線框顯示中,雙向渦輪機108可被看見插入於各OWC100之外殼102的孔口內。各OWC100當在最佳水平運行時可產生大約1MW的能量。
各OWC100包含圍繞腔室103的外殼102。腔室103具有一開口在海平面以下以用於自其接收波並且射出波到其內。進入腔室103的水強迫在腔室內的空氣向上移動到OWC100內。在海平面之上的一高度,外殼102包含一孔口106以用於將空氣推出腔室103並且將空氣吸入腔室103。當該波將空氣推出孔口106,空氣則會被強迫朝向渦輪機108以及越過渦輪機108的 葉片(沒顯示),因而當波離開腔室103時OWC100將空氣往回吸經過渦輪機108及其葉片(因此為雙向渦輪機)。行進經過渦輪機葉片的空氣會在吸-吹循環的各部份中改變方向,以及就其本身而言,典型的渦輪機108必須減緩以及每當空氣方向改變時使方向反轉。這包含在使渦輪機108變慢時許多能量的浪費並且克服它的慣性以重複地改變渦輪機方向。
為了將從該波所利用之能量的效率最大化,添加到各OWC100之空氣入口/出口孔口106的渦輪機108係為雙向渦輪機108,藉此渦輪機108總是在單一方向中被驅動,不管空氣是否進入或離開OWC100的孔口106。這可藉由每當空氣方向改變時允許渦輪機108的葉片樞轉與重新定位而得到。不過,藉由組態空氣入口/出口孔口106的外殼102,以重新定向該氣流於它接觸渦輪機108的葉片之前,亦可得到相同的效果。這可憑藉在孔口106區域中之OWC100的內部外殼102周圍的一連串轉子葉片、定子或擴散器來進行。
在平台1周圍的OWC100指向平台1的中心,以促進操縱的鄰近度,並且位於繞著維修平台10的最佳高度,以有助於檢查、維修與修理。各個OWC100的重量在125噸左右(沒有占來自各渦輪機108的進一步15噸)。
平台1可被錨定或繫泊以維持該平台在已經計算最佳波情況的該預定安裝位置上。為了穩定性,平台1係被錨定或繫泊到海床200。該錨定係為一錨、或一限制器、或一系列的限制器固定到海床200上的地理特徵。
在電力平台的較佳實施例中,而且如在圖式中所示,平台1係被安裝以坐於海床200上。當座落於海床200上時,平台1則停止為浮動結構。此種形式的安裝提供OWC100自此下垂的一靜態結構。當相較於浮動結構時,此靜態結構促進更有效且更令人預期的能量產生。平台1的安裝位置將決定最適合用於最佳能量產生之平台1的特徵。
風渦輪機110被配置在平台1的一個頂點上。風渦輪機110係為習知的形式,其具有支撐旋轉器118的一柱或塔112。塔112高度大約75米。不過,更大的風渦輪機110亦適合平台1,在高度110m至125m。從旋轉器118向外延伸的係為複數個葉片114,其係為流線型形狀,以當風移動經過葉片114時強迫旋轉器118轉動。旋轉器可轉動地連接到蓋住風渦輪機110 之動力系統116的一外殼或頂蓋113。簡單化地,動力系統116包含一驅動軸、一齒輪箱、一系列軸承與一產生器。
來自風渦輪機110產生器的輸出係在500kW至10MW之間。這結合OWC100的6×1MW輸出,以當在峰值情況上操作時,提供電力之在6.5MW與16MW之間的電位輸出。該輸出係電性連接到一電力傳輸線190,從該電力傳輸線,平台1傳輸能量到陸上的收集點(顯示於圖35與36)。在一替代性實施例中,該能量可被使用在該平台上,以驅動水過濾過程做為一替代性配置,以將能量往回傳輸到海岸。
一水平調整系統(沒顯示)被合併到塔112的基部內,以確保一旦該平台1在安裝位置,該塔的基部可在一特定程度的容差內被水平調整。
風渦輪機110可交互地放置在平台1的中心內,而不需要額外的強化體、基礎或鋼樁。
風渦輪機110係以電力曲線來分級,該電力曲線指示出在不同位置之渦輪機110的電力輸出。於是,當決定那一尺寸的風渦輪機110最適合一已知的安裝位置時,可參考該電力曲線,以允許渦輪機110有效率地操作。
電力平台結構
圖2係為平台1的平面圖,其係並且顯示圍繞該體部2之周邊3之OWC100的可能布局。圍繞平台1之OWC100的間隔影響平台1的重量分佈。更者,與第二OWC100有關之第一OWC100的間隔將影響所捕捉的波能量,其依據那個OWC100首先與該波進行接觸,以及該波的流體動力學如何從與第一OWC100接觸而改變。
在圖2所示的組態中,兩個OWC100可從有助於OWC100之維修與安裝的單一平台10出入並且被維修。不過,OWC100至平台2的方向性僅僅為影響平台1之輸出的其中一個因素。各OWC100之各入口104相關於入射波方向的方向性係為影響平台1之電力產生能力的另一個重要因素。這將稍後在該說明書中有進一步詳細的討論。
圖3與4顯示從側視與端視圖的平台1,該兩者清楚地顯示在主要支柱120a與次要支柱120之間的體積差。主要支柱120a具有與支柱120 的類似半徑,大約24米。不過,當相較於具有深度大約2m之基部的次要支柱120時,主要支柱120具有更深的基部126(大約4m)。主要支柱120a的額外深度提供額外的體積給一壓載水艙或艙,或複數個水艙/艙,其係被蓋在支柱120a、120內。到壓載艙(沒顯示)的入口提供出入以用於以壓載來填艙。
需要將該平台沈下與浮動的壓載艙提供大約9000立方米的壓載體積。該壓載艙會被分成複數個水艙,以促進平台1的控制上升與下降,否則平台1會由於風渦輪機110的偏心負載而變得不穩定。
在該等艙內的壓載係為顆粒性材料,譬如岩石與石頭。不過,該壓載亦可包含海水及/或細菌凝塊重。在環境敏感的區域中,具有海水的壓載可減少影響平台1周圍之海洋環境的可能性。
包含壓載艙之支柱的位置與OWC相隔,以便能夠提供整個電力平台的最佳穩定組態,同時將在進入OWC之該等波上之支柱的任何效果最小化。
支撐腳
圖5顯示支柱120。該支柱包含一體部124以及一基部126。該支柱120係被組態以永久地附接到該平台體部2的角柱4。
現在參考主要支柱120a的圖6A與6B。主要支柱120a被組態以附接到在風渦輪機110以下之體部2的角柱4’。支柱120a包含體部124,該體部的形狀實質為圓錐形,其係從角柱4’向下與向外地斜削到寬基部126。
主要支柱120a具有直徑大概24米。主要支柱120a的角柱4’具有長度14米與直徑大概4米。在圖7A與7B中所示,次要支柱120亦具有直徑大概24m。不過,用於附接第二支住120的角柱4長度大約13.5m且直徑大約2.5m。
支柱120、120a的各個實質為中空,而且有能夠位移充分海水的此一體積,該三個支柱120、120a一起提供充分的浮力來浮動平台1。更者,各支柱120、120a包含一壓載艙,該壓載艙可被浮動以使支柱120、120a下沈或被清洗以再一次地給予平台1浮力。
藉由圍繞體部2之周邊3來放置包含壓載艙的支柱120、120a,可提供實質數量的底部穩定性到平台1,以抗倒轉與滑動。
主要支柱120a具有比該兩個次要支柱120更大的位移,因為該主要支柱120a放置在以下,並且如此承擔與風渦輪機110有關的大部分重量。該兩個次要支柱120被配置在不具有風渦輪機110之平台體部2的兩個角柱4上。
回到圖6B,其係為主要支柱120a之體部124與基部126的透明顯示。在整個基部124,有許多強化構件127。強化體127沒有穿過基部124的體積,以便提供一空隙或腔室,以定義一壓載艙於體部124內。於是,全部的強化體被配置在體部124與基部126之外表面的周圍。基部126的片段係顯示於圖6B中,此片段係為一起形成支柱120a之基部126與體部124的16個的其中一個。壓載艙係被蓋住於十六個片段的各個內。這有助於體部124的模組製造。
強化體構件127係由鋼桁以及較輕的加固構件127a所製成,其係被組態以支撐平台1之重量。其他材料可考慮被使用來製造所提供的強化體127、127a,該材料具有充分的拉張強度以支撐平台1,其係並且在經濟上是可行的。
體部124的十六個片段被均勻地配置在支柱120a之核心122周圍。核心122亦提供有呈兩種形式的內強化體。第一核心強化體123係以打算支撐核心122之端點部份的平板形式來提供。在核心122內的第二組強化體係呈強化環125的形式。這些環125沿著核心122的長度以規則的間隔來配置。
圖7A顯示次要支柱120的透視圖,其中可看見與主要支柱120類似的分段構造。在圖7A中的支柱120係從八個片段製成。在圖7B中之支柱120的透明透視圖顯示該支柱120的八個分段構造,其中該8個相等片段的各個均勻地位於柱4周圍。
當平台1被懸置在水體部之上時,角柱4被組態以焊接到基部124。雖然在圖5至7中沒有顯示,但是配合結構將被考慮形成到基部126及/或角柱4、4’內,以在組裝期間內促進平台1與支柱120、120a的對準。
振動水柱
現在參考圖8至15,其提供關於OWC100各個之組態與定向的更多細節,OWC100包含產生一腔室103於其中的外殼102。
腔室103具有大概1080m3的體積。外殼102進一步包含一般向下指的開口104,以用於接收海水到腔室103內以及從腔室103排出海水。OWC100進一步包含第二開口或孔口106,以用於來自腔室103之空氣的進入與出去。開口104必須位於海平面以下,以促進與海水的連通,且孔口106位於海平面之上,以促進與周圍空氣的連通。OWC100進一步包含與孔口106溝通的渦輪機108(在此沒有顯示),以使得渦輪機108由進入與離開孔口106的空氣運動所驅動。
不同的孔口106尺寸係在OWC100的比例模型上被測試,而且最佳孔口106直徑係被發現是在大約1.5與2米之間。當測試時,OWC100的性能沒有被看見很大程度地依賴孔口106的定位,其係相關於入射波方向。小差異則被記錄在OWC100氣動輸出之間,該孔口106係位於OWC100面對該波之邊側上,其相反於孔口106配置在與入射波相反之OWC100的面上。
圖9顯示具有總高度大約16m之OWC100的側視圖。外殼12的下部份102a係以拉條109很大程度地強化。這些拉條109在實質水平與實質垂直的方向中支撐該下外殼102a。外殼102的下部份120a係與拉條109進一步交叉撐條。該等拉條係由較佳為鋼的金屬製成,其係並且以12英吋至16英吋的截面來製造。
在圖9中,OWC100的整個基部105形成開口104,其係對海水與入射波開啟。整個的開口104允許來自海水之波運動的在腔室103內之海水的自然上升與下降。
用於來自腔室103之空氣的進入與出去的孔口106係位於在離基部105最遠的點,以將在該腔室103內位移之空氣移動的數量最大化。當空氣被強迫朝向孔口106,它會被強迫離開該腔室並且通過渦輪機108的葉片。
圖10係為OWC100的前視圖,其係並且顯示拉條109環繞OWC100的整個下外殼102a。
OWC100的基部105具有六角形形狀,各邊側的高度大約10m。OWC100可被考慮從其他形狀的部份製成,例如圓形、橢圓形、方形或矩形。在圖11所示的六角形組態提供適當的強度重量比給外殼102,同時 有助於組合的製造方法。
圖12顯示OWC100相關於入射波方向的定位。在此,開口104配置在入射波方向之上,以使得該波能夠有效地垂直通到開口104。這允許波進入到腔室103內的向上運動。該波方向將受到一些波動,不過,主要的波方向會被發現存在於海洋波或流中。此主要的波方向係被預定用於平台1的位置,自此當安置平台1與相關OWC100時可進行更細微的調整。
側板
微調OWC100之定向或有效工作角度的進一步方法係由側板130所提供。側板130被安置在海平面以下。側板130部份地圍繞開口104並且協助增加在各波週期期間內被驅使到外殼102之腔室103內的波量。
有效地,側板130行為像漏斗,其從開口104向外延伸,以捕捉更大量的波(水體積)並且將水引導到開口104內。
在一種形式中,側板130可移動地固定到外殼102,以允許按需要且當需要時的重新放置。用於OWC100之入口104的此調整方法允許來自OWC100的最佳電力產生。側板130的重新放置可由一控制系統自動地管理。於是,當使用時,可安置側板130,以最佳化電力生產,以用於入射波方向中的變化。
側板130從入口104向下地延伸並且將移動波指向開口104,以在波上產生放大效果。側板13至少部份地繞著入口104延伸(在該顯示的實例中,大概到一半),其進一步協助將水指向OWC100的開口104內,因而增加OWC100之電力生產的比率。
側板130係使用OWC100的比例模型被測試,而且來自OWC100之氣動電力的增加可被看見,側板130則附接在OWC100的船尾,其係距離該入射波的方向最遠。
圖12的示意圖顯示OWC100的吃水線107。吃水線107意指開口104所位於之水平面以下的深度。側板130具有大約3.2米與6.4米之間的吃水線。側板130係從金屬金屬複合材料構成。不過,一複合塑膠材料亦可考慮被使用來製造側板130與外殼102兩者。
在比例模組上測試許多吃水線深度,而且最佳的吃水線被發現是在3.6與4.5米之間。OWC100的淺吃水線107將增加OWC100在狂浪中 (亦即是,經歷高波峰與波谷之處)變成對大氣開啟的風險。側板130被組態以延伸在OWC100的吃水線107以下,因而增加從波強迫進入到腔室103內之水的體積。
各種側板130組態被測試,其中的一些被顯示於圖13至15中。在圖13中,第一側板實施例顯示一直線的側板13,其朝向海床200垂直地延伸。側板130大概延伸OWC100之吸水線107的兩倍。
圖14顯示亦延伸到OWC100之吸水線107兩倍的側板130;不過,側板130呈像杓子的形式朝入射波方向傾斜。側板130係對入射波方向傾斜角度α。在本實施例中,角度α大約65度。在圖13、14與15所示的側板130組態中,在圖14中的側板130係被顯示為對OWC100的氣動電力輸出最有效率。
藉由提供傾斜角度α給行進的波矢量,進入腔室103之海水的體積可增加。不過,在傾斜角度α太極端之處,進入開口104內的水流將變成亂流並且妨礙水進入腔室103。
在圖15所示之側板130的第三實施例中,傾斜角度α從65度減少到45度,如側板130延伸的深度。側板130的吃水線大約是圖13與14中所示的一半。所施行之圖15的側板130組態比圖13的更佳,但卻沒有與圖14的一樣好。其他傾斜角度α被測出與傾斜至入射波的35度一樣低。
從測試,該側板之傾斜角度較佳地在45度與80度之間。理想地,該角度大約65度。
結合變化孔口106直徑之側板13的組態係使用比例模型被測試。這些模型清楚地顯示當OWC100接觸不同持續時間的單色與全色波時,OWC100的最佳氣動電力輸出會明顯地變化。於是,在安裝位置上的波型、持續時間與方向係為當微調已知平台1之孔口106、側板130與OWC100定向時的影響因素。
該比例測試亦在相關於該入射波方向之側板130的角度上實施。指示側板OWC100之定向的各角度之氣動電力輸出減少的這些結果會被調整,以從該入射波方向移開。當側板130被放置在入射波方向與開口104之間時,50%的減少會在該比例模型中被看見。
安裝OWC到平台
OWC100太大以致於無法與剛性平台體部2一體成型。於是,各OWC100需要至少一個安裝配件140,如圖16所示。
安裝配件140包含兩個部份,其係類似鉸鏈。附接到OWC100的第一部份提供藉由安裝托架141而添加到外殼102的一圓柱形外殼142。該安裝配件140的第二部份提供一條143,該條憑藉被組態以安裝到體部2之桁架結構的一對臂145而被附接到該平台體部2。
該對臂145被彎曲以對準平台體部2之桁架結構的曲率。當平台體部2被製造時,這些配合表面理想上會被焊接在一起。該對臂145支撐一條143,該條在該相對端點上向內斜削到該對臂145。條143的斜削協助把條143穿入第一部份的圓柱形外殼142內,因此將OWC100鉸鏈地接合至體部2。
圖17顯示在兩安裝配件140(較低與較高安裝配件)被使用來將OWC100固定到平台1之處之OWC100的側視圖。較高安裝配件的條143比較低安裝配件的條143更長,以允許OWC100依次對準一個安裝配件140。這意味著安裝OWC100提供在OWC100與體部2之間的一些相對移動,以對準第一與第二安裝配件140。
顯示於圖18中的係為用於OWC100的四個安裝策略。在本態樣中,有四個安裝配件140被提供,兩個在上以及兩個在下,其係安置在體部2之交叉條桁架的任一邊側。安裝OWC100至平台體部2的硬部份將改善到體部2內的載入路徑並且減少在該結構上的疲勞。在本態樣中之四個安裝配件140中,該等上條143的其中一個比剩餘的三條143更長,以當首先將OWC100附接到平台2時,提供一放置點。一旦將第一安裝配件140放置,則仍會有充分的游隙以調整並且安置剩餘的三個安裝配件140。
在替代實施例中,一類似的安裝系統可考慮被使用來連接OWC100至平台體部2,藉此,安裝配件140的組件會被反轉。也就是說,圓柱形外殼142與安裝托架141可被永久地添加到平台體部2,而且該對臂145與條143可被添加到OWC100,以在安裝期間內被插槽於圓柱形外殼142內。
圍繞平台之OWC的間隔
將施行一系列的實驗(物理與有限元件分析兩者),以決定複數個OWC100(當從單一個平台體部2下垂時)之間之間隔的效果。因為 各OWC100的存在對波有影響,其隨後影響周圍的波,所以在OWC100之間的最佳間隔或安置係為有利的。圖19A-19E顯示在平台體部2之範圍內的OWC之間的一系列不同布局。這些陣列被使用於比例測試以評估遮蔽效果。
遮蔽效果,顧名思義,係為波現象,藉此在第一OWC100之間的接觸將影響波的傳播。以此方式,各連續OWC100可被暴露到相同波;不過,該波隨後將從接觸第一OWC100的效果而縮小。在比例模型測試中看到的主要效果,其係為緊緊放置在另一對OWC100以後之各OWC對中有效的電力減少。此電力的減少取決於在各對OWC100之間的距離。就其本身而言,在兩對緊緊靠近地安置的情形中,縮減地比較強烈。當第二對的OWC100從該前面對移開,則可見到該遮蔽效果減少,直到達到最佳距離為止,在該點上,該遮蔽效果不再被觀察到。
此外,在OWC100之間有流體動力互連(由於水柱運動所輻射之波所導致的流體動力互連),其減少能量捕捉能力(不過,此效果不會被看到是非常強)。於是,緊緊靠近之一前面對的OWC則可藉助流體動力互連而彼此影響(逐輸出),不過更加顯著地將是,由於在接觸第一對OWC100之後暴露到相同波之次要對OWC100上的遮蔽效應而使電力縮減被看見。
在圖19A中,OWC100係為連續的,相較於圖19B,在此各OWC100距該後續的OWC100間隔一半OWC100的寬度。這大約8.5m。在圖19C中,該等OWC100的位置距彼此17m,亦即,相隔一全OWC100的寬度。
圖19D維持在各OWC100之間17米的間隔,但卻移除在該陣列中的其中三個OWC100。圖19E維持圖19D的三個OWC100陣列並且增加在該半個陣列中的連續OWC100之間的間隔至相隔25米(一個半OWC的間隔)。
當OWC100不具有間隙地間隔時,如圖19A所示,該兩個前OWC100〝A〞與〝B〞會與入射波進行第一次接觸。就其本身而言,OWC A與B會產生比圖19B與19C中之組態的OWC A與B更多的氣動電力。中間的兩個OWC〝C〞與〝D〞沒有顯示對圖19A至19C中之OWC 100之間隔的明顯靈敏度。最後面的OWC100〝E〞與〝F〞,與入射波進行最後接觸。OWC E與F顯示對圍繞體部2來間隔之全部OWC100的明顯靈敏度。此靈敏度係由 於其他四個OWC100的遮蔽效果。於是,當OWC E與F以17米的距離(大約1個OWC寬度)隔開時,則從OWC E與F的各個得到更大的氣動電力輸出。
當全部六個OWC100彼此相隔17m時,結合來自全部六個OWC100之氣動輸出之平台1的總氣動輸出係為最高。當OWC100的半陣列在圖19E的組態中被測試時,其具有一個半的OWC間隔(25米),在氣動電力輸出中則不會觀察到任何明顯的增加。
平台之安裝
參考圖20至27,吾人提議大卻不完整組裝的近海平台1可依靠一駁船160從它的製造地方運輸到較靠近安裝位置的船塢150。不過為了得到此,有必要當製造平台1時移除特定組件或至少避免過濾這些。在該顯示的實施例中,在不具有風渦輪機110與不具有支柱120、120a與兩個OWC100被附接到平台體部2之下,平台1會被運送。不過,這些拆開的組件係被安置在駁船160上,以用於與平台1一起運輸。
一旦被運輸到更靠近安裝位置的船塢150,移動式起重機170則被使用來添加風渦輪機110與該兩個分離的OWC100到在駁船160上之在原位的平台體部2。
起重機170隨後被使用來浮動該三個支柱120、120a,該等支柱一旦浮動則被安置在它們各自平台體部2接合點以下。具體地,支柱120、120a被安置在該三個角柱4以下。
一旦支柱120、120a在平台1以下的位置,駁船160則被淹沒更深地到平台1下面的海內。駁船160藉助壓載艙(在該等圖式中沒有顯示)被淹沒,其係充分地被淹水以將角柱的各個降低到各別支柱120上。一旦降低到適當位置內,支柱120、120a則被永久地添加(譬如藉由焊接)到在體部2之框架周圍之預選接合點上的平台體部2。各支柱120、120a需要壓鎮材料的各別控制,以控制具有水平姿態之沈入水中的平台1。
駁船160的壓鎮艙隨後被進一步淹水,直到平台1完全與駁船160隔開並且絕不被駁船160所支撐為止。平台1隨後在它的支柱120、120a上浮動,而且駁船160可從平台1以下完全地移除。
自動浮動平台1隨後被拖曳到安裝位置。該拖曳方向係由在圖26中的箭頭所顯示。假定在拖船與平台1主要支柱120a之間的水平距離充 分大而且在拖船上的拖曳點在水表面上。該拖曳配置較佳地與對風渦輪機110而言為迎面的該所得拖曳方向對稱。進一步較佳地,用於拖曳的氣候狀況是無風的,以避免平台1由於風或波之額外修整的需求。該拖曳速度應該不超過2節(1.029m/s)並且不應該在小於5秒內從0加速到2節,以維持具有風渦輪機110在適當位置之平台1的穩定性,同時平台1會被自動壓載。
當平台1抵達安裝位置時,支柱120、120a壓載艙128的淹水是分階段的,以便使支柱120、120a下沈。支柱120、120a在水中被降低,直到它們坐在海床200上為止。平台1隨後被調整以擱在海床200上之支柱120、120a上的水平。隨後使用適合的方法將平台1錨定在適當位置,例如錨(在圖式中沒有顯示)。
一旦在海床200上,支柱120、120a的壓載會持續明確注意在此操作期間內之平台1之各角落的水平。在此階段的壓載亦需要對各支柱120、120a的各別控制,以管理平台1的最初沈陷為水平。在現場位置之支柱120、120a與安裝的淹水之後,額外的壓載可被添加到支柱120、120a,以得到平台1的必要穩定性與水平調整。此額外的壓載係呈以下形式:抽蓄灌漿或混凝土;填滿鐵、礦、岩石或砂。
以上所說明的方法顯示一種安裝模型,在此,該等支柱被添加到靠近海岸以及在拖曳到安裝位置以前的該平台體部。不過,可理解,該等支柱以及該等OWC的其中一些或全部可被連接到在該安裝位置上之近海的平台體部2。更者,在一些實施例中,將一自動浮動平台拖曳到安裝位置可能有用,但是在其他情況中,特別在拖曳需要在長距離或在不穩定的海洋情況中發生,將該平台浮動到在駁船上的安裝位置則可能更適合。
防沖沙裙板
在海床顯著為砂質的情形中,可宣告沖沙。當水深度小於130ft時,亦可宣告沖沙。更者,在潮汐流快速流動之處,亦即,正常下在1.5至3節之間運行之處,亦將宣告沖沙。
現在參考圖28至34:a.在有顯示一防沖沙群板180之處,其包含呈地工織物織品袋子181形式的固持膜,其係可活動地從支柱120之體部124的基部126下垂並且圍繞。該固持膜181係從一保留線182被懸置,其係接著被懸置在從該支柱120、120a的體部124下垂的複數個托架184之間。
該膜181形成一包封,該包封係以粗顆粒性材料186來充填,譬如碎石、石頭、碎岩、礫石或上述之組合。該膜之充填通常靠近海岸來發生。
一旦平台1已經藉由該支撐壓載艙128的淹水而在該希望的位置中下沈或淹沒,則可布署一潛水器198(雖然亦可使用一遙控的水下水中交通工具UAV),以從被懸置的膜181割掉剩下的線182。當剩下的線128被割掉時,膜181將朝各支柱120、120a之基部126周圍的海床200落下,如圖31所示。
膜181係為某種形式的塑膠片,但亦可包含將允許海水流經的網、線或紗布。當運輸該組裝平台1到近海的該預定位置時,這將減少拖曳。
當膜181被鬆開時,顆粒性材料186則落在支柱120、120a之基部126的周圍,以在該支柱120、120a周圍形成一保護性阻障物,該保護性阻障物明顯減少由於沖沙之支柱120、120a的侵蝕。在圖32中所示的這保護性阻障物進一步避免海床200的侵蝕以及緊緊相鄰支柱120、120a之蝕刻坑201的產生,以減少平台1變得不穩定或不平的可能性。
在圖34中,形成兩層的阻障物,其包含第一過濾層163以及第二裝甲層165。此雙阻障物係藉由使用兩膜181來形成,以形成防沖沙裙板180。各膜181係充填以不同等級的顆粒性材料(不同尺寸的岩石),而且該鬆開過程會依次重複,以提供第一過濾層163以及因此隨後鬆開第二裝甲層165。
裝甲層165進一步包含混凝土襯墊、橡皮墊、礫石袋、葉狀體墊以及其他形式的岩石保護,如圖32與34所示。
保護性阻障物163、165可有利地提供一種有助於在該區域中之海洋生命的集魚裝置。OWC100不會對魚造成立即威脅,魚可在一個波週期中被吸入於OWC100的腔室103內以及被強迫退出去。OWC100的輕微嗡嗡聲亦被顯示吸引海洋生命。於是,顆粒性材料186可被選擇以進一步促進緊鄰平台1的海洋與水中生命。
一種能量產生平台的系統
現在參考圖35與36,有顯示複數個上文所說明的電力平台 1,其係藉由電性臍電力傳輸線195而電性互連。主要的平台1A被連接到主要的電力傳輸線190,其將由複數個平台1所產生的電力,經由主要平台1A輸送到在陸上的收集點。
在一項實施例中,平台現場布局係以六個平台1為基礎,一個平台1係為經由3至5km長的主要電力傳輸線190而連接到海岸的主要平台1A。
在平台1之間的間隔大約0.5km。為了排除大電力傳輸線船隻的需求,各平台1係以必要的電性臍電力傳輸線195被事先安裝在捲盤上,該線195具有一浮動裝置(沒顯示)在末端上,以允許線195(一旦被布署)在海平面上浮動。該安裝船隨後設立平台1A並且將使用小絞機而附接的電性臍電力傳輸線195恢復。電性臍電力傳輸線195隨後沒有從平台1A被纏繞,直到它具有足夠的空隙被附接到隨後的平台1為止。該安裝船隨後朝該後續的平台1行進,以安排電性臍電力傳輸線195離開按該現場布局要求之水道上的該捲盤。此操作將重複用於各島。
在圖35中,從主要的平台1A那裡延伸該主要電力傳輸線190到海岸,而且剩下的複數個近海平台1的各個則藉由臍電力傳輸線195直接電性連接到主要平台1A。
在圖36中,有顯示一替代性裝置,藉此,該複數個近海平台1被一連串地連接到主要平台1A,從該主要平台,該主要電力傳輸線190隨後延伸到在陸上的收集點。
由電力平台1所產生的能量可被輸送,以供安裝在平台1上的額外設備所使用。於是,平台1所產生的電力不需要被輸送到另一位置或到海岸。例如,淡化廠可被安裝在平台1上並且從由平台1所產生的電力運行。以此方式,平台1可被裝設並且安裝,以產生再生、永續的能源在將使用該電力的位置上或附近。
有利地,本發明促進一近海平台1的簡化定位以及重新定位,並且減少與這些任務、連同安裝OWC100相關的環境影響。
在本發明的另一項實施例中,用於從波產生電能量的裝置係為潮汐渦輪機101,其顯示於圖2A中。潮汐渦輪機101被附接到平台體部2,以從那裡下垂。複數個潮汐渦輪機101可自平台1的周邊3懸置,以增加由該 平台產生的電能量數量。潮汐渦輪機101可被組態以延伸到與OWC100相同的吃水線,或者延伸到較小或較大的吃水線,以從該流動的水吸進能量。流動水源將在不同的深度具有不同的流率。該流移動最快的深度係為潮汐渦輪機101的最佳位置。潮汐渦輪機101被放置在平台體部2以下,以接取在平台1以下之區域中的該流或自然水流。在一些安裝位置中,較淺的吃水線致使平台1放置在該海深度或河口深度相當淺的區域中。在平台1欲被安裝在河口之處,平台體部2可被按比例縮小,以具有20米的邊側長度,以促進在該河口中的安裝。
潮汐渦輪機101將利用來自潮汐水流經過渦輪機101葉片的能量。這相較於進入OWC100之波的上升與下降。就其本身而言,支撐潮汐渦輪機101的平台1可被使用,在此,在波高度情況沒有變化之下,水會規則地移動或流動,以及靠近海岸的區域,在此,波造成水流經以及轉動潮汐渦輪機101的葉片。
所屬技術領域中具有通常知識者將理解到,可在不背離以下申請專利範圍所陳述與定義的發明範圍之下,對上文所說明的實施例進行很多變化與修改。本發明因此在全部態樣中被視為顯示性並且非限制性。
在整個本說明書中,字〝包含(comprise)〞或譬如〝包含(comprises)〞或〝包含(comprising)〞的變化,其係將被理解意味著包括一說明元件、整數或步驟、或一組元件、整數或步驟,但卻沒有排除任何其他元件、整數或步驟、或任何其他組元件、整數或步驟。
1‧‧‧電力平台
4‧‧‧角柱
4’‧‧‧角柱
6‧‧‧船靠岸的平台
8‧‧‧走道
10‧‧‧維修平台
100‧‧‧振動水柱裝置
110‧‧‧風渦輪機
112‧‧‧塔
113‧‧‧頂蓋
114‧‧‧葉片
118‧‧‧旋轉器
120‧‧‧次要支柱
120a‧‧‧主要支柱
124‧‧‧體部
126‧‧‧基部

Claims (37)

  1. 一種用於產生電的電力平台,該平台包含:一平台體部,其支撐用於產生來自水能量之電的一裝置,其中該電力平台具有一選擇性可變浮力,以將該平台沈在水中。
  2. 一種用於產生電的電力平台,該平台包含:一平台體部,其支撐用於產生來自水能量之電的一裝置,該電力平台具有選擇性可變浮力,以用於將該平台浮動到一安裝位置並且壓載該平台以坐在該海床上,因而提供一靜態支撐給該電產生裝置。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之電力平台,其中該裝置包含一振動水柱,以產生來自水能量的電。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之電力平台,其中該裝置包含至少一個潮汐渦輪機,其係懸置在該水平面以下,以產生來自潮汐能量的電。
  5. 如先前申請專利範圍任一項之電力平台,其中該選擇性可變浮力致使該電力平台自動浮動。
  6. 如先前申請專利範圍任一項之電力平台,其包括該平台體部被安裝到的一基部。
  7. 如申請專利範圍第1項至第6項任一項之電力平台,其中在平面圖中,該平台體部包含一多邊形。
  8. 如申請專利範圍第1項之電力平台,其中該平台支撐配置在該平台體部周圍的複數個振動水柱。
  9. 如申請專利範圍第8項之電力平台,其中在一密閉迴路組態中,該等振動水柱繞著該平台等距離地間隔。
  10. 如申請專利範圍第9項之電力平台,其中該等振動水柱繞著該體部配置,它們之間以半個至一個半振動水柱之間的一距離間隔。
  11. 如申請專利範圍第10項之電力平台,其中該等振動水柱被配置以使得與各振動水柱有關的一雙向渦輪機係向內面向該平台。
  12. 如申請專利範圍第6項之電力平台,其中該基部包含複數個支柱以支撐該結構於一海床上。
  13. 如申請專利範圍第12項之電力平台,其中該複數個支柱繞著該平台體部等距離地配置以及距該等裝置等距離地間隔。
  14. 如申請專利範圍第12項之電力平台,其中各支柱包含一壓載水艙。
  15. 如申請專利範圍第14項之電力平台,其中海水被使用來充填該壓載水艙。
  16. 如申請專利範圍第14項之電力平台,其中該複數個支柱之各個的該壓載水艙,具有足夠的體積來降下該平台以坐在該海床上。
  17. 如先前申請專利範圍任一項之電力平台,其中該平台體部係為該裝置被安裝到的一剛性結構。
  18. 一種用於產生電的電力平台,該電力平台支撐複數個裝置以用於產生來自水能量的電,在一密閉迴路組態中,該複數個裝置彼此間隔,其中在各裝置之間的該間隔至少為在該迴路組態中之該裝置距任何後續裝置的至少一寬度。
  19. 一種用於產生電的電力平台,該電力平台支撐複數個裝置以用於產生來自水能量的電,其中該平台具有一選擇性可變浮力,以將該平台至少部份地浮動在海平面之上。
  20. 一種用於產生電的電力平台,該電力平台支撐複數個裝置以用於產生來自水能量的電,其中該平台包含能夠浮動的一剛性平台體部,而且該等裝置被附接到該剛性平台體部。
  21. 如申請專利範圍第1項至第20項任一項的電力平台,進一步包含當該平台被淹沒在水中時用於將該平台之支柱的侵蝕最小化的一阻障物。
  22. 如申請專利範圍第1項至第21項任一項的電力平台,其中該平台進一步包含一風渦輪機。
  23. 如申請專利範圍第22項之電力平台,其中從水能量產生的該電以及從該風渦輪機產生的該電力會被共同地整合成一單一電性輸出。
  24. 如申請專利範圍第23項之電力平台,其中該單一電性輸出會被饋送到一電纜,該電纜將從該平台產生的該電力運輸到另一位置。
  25. 一種用於從波能量產生電的裝置,該裝置包含與一渦輪機有關的一振動水柱,該渦輪機產生來自在該振動水柱中之氣流的電,該振動水柱具有圍繞一腔室於其中的一外殼,該外殼具有用於接收進入與離開該腔室之波的一下入口以及一孔口,該孔口提供用於吸進與推出該腔室之空氣的進入與出去。
  26. 一種用於從波能量產生電之電力平台的系統,該系統包含:如申請專利範圍第1項至第23項之任一項的複數個電力平台;以及一電力傳輸線網路,其將各電力平台連接到至少一個其他的電力平台。
  27. 如申請專利範圍第26項之系統,其中該系統進一步包含連接到另一位置的一電力傳輸線。
  28. 如申請專利範圍第1項至第23項任一項的電力平台,該等平台係藉由電力傳輸線來電性互連,以及其中從至少一個平台那裡,延伸一主要的電力傳輸線,以用於將由該等平台之全部所發展的電力傳輸到另一個位置。
  29. 如申請專利範圍第28項之複數個電力平台,其中該複數個電力平台係串聯地彼此電性連接以及電性連接到該主要電力傳輸線而到另一個位置。
  30. 如申請專利範圍第28項之複數個電力平台,其中該複數個電力平台包含一主要平台,從該主要平台那裡延伸一延伸到海岸的主要電力傳輸線,而且該複數個電力平台之剩餘的各個被電性連接到該主要平台。
  31. 一種組裝與安裝一電力平台的方法,該方法包含以下步驟:支撐該電力平台體部在一水體部之上;藉由連接各支柱的一上部份到該水平面之上的該平台體部而將在該水體部中的支柱連接到該平台體部;以及壓載各支柱的一下部份,以將該電力平台的該等支柱沈在該水以下。
  32. 如申請專利範圍第31項之組裝與安裝一電力平台的方法,其包括在將該平台體部連接到各支柱的該上部份之後將一振動水柱(OWC)附接到該電力平台體部的該步驟。
  33. 如申請專利範圍第31項之組裝與安裝一電力平台的方法,其包括在將該等支柱之各個的該下部份壓載之後,將在該水體部中之該組裝電力平台體部運輸到一安裝位置。
  34. 如申請專利範圍第31項之組裝與安裝該近海平台的方法,其包括將在一駁船上的該電力平台體部運輸到一安裝位置,並且在連接到各支柱之該上部份之前,將該電力平台體部支撐在該駁船上。
  35. 如申請專利範圍第34項之組裝與安裝該近海平台的方法,其包括將該 駁船相對於該水體部的該水位來提高與下降,以從該駁船移除該平台。
  36. 一種用於產生來自波能量之電的裝置,該裝置包含具有一外殼圍繞一腔室於其中的一振動水柱,該外殼具有用於接收進入與離開該腔室之波的一下入口以及一孔口,該孔口提供用於吸進與推出該外殼之空氣的進入與出去,該孔口與從在該腔室中之該氣流產生電的一雙向渦輪機流體連通,其中該下入口由一側板所部份地圍繞,以用於將水排入該入口。
  37. 一種用於一電力平台的防沖沙裙板,該裙板包含:可調整地連接到該平台之一支柱的一固持膜,該膜至少部份地延伸在該平台之該支柱的一下部份周圍,該膜形成一被組態以固持一粗顆粒性材料的一包封,以使得一旦該電力平台被下降到該海床上的一擱置位置時,該膜可從該支柱被鬆開,而且該粗顆粒性材料會落到該支柱之該下部份周圍的該海床,以起一防沖沙的作用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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TWI660883B (zh) * 2017-09-06 2019-06-01 吳兆誠 一種海洋浮台的直立式製造方法
TWI772775B (zh) * 2019-10-29 2022-08-01 中山大學 海上能源島裝置

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