專利名稱：用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種風(fēng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種用于深海的系泊浮式 風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)。
背景技術(shù)：
風(fēng)能和波浪能都是清潔的可再生的能源，在當(dāng)今世界傳統(tǒng)能源緊缺的形勢(shì)下，對(duì) 風(fēng)能和波浪能的開發(fā)和利用已成為解決能源問題的一個(gè)有效途徑。人們對(duì)風(fēng)能的利用研究已有多年的歷史，目前國(guó)內(nèi)外的風(fēng)電場(chǎng)開發(fā)集中在陸上和 淺水區(qū)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在水深0 30m的近海水域處的海上風(fēng)力資源有430GW，在水深60 900m處的海上風(fēng)力資源能達(dá)到1533GW。隨著風(fēng)能開發(fā)的發(fā)展和陸地與淺水資源的限制，風(fēng) 電場(chǎng)建設(shè)將逐漸向更深水域發(fā)展。隨著水深的增大，適用于淺水區(qū)域的固定式海上風(fēng)機(jī)的 設(shè)計(jì)難度和成本將大大增加，從技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性上考慮，浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)將是更好的選擇。浮 式風(fēng)機(jī)根據(jù)支撐平臺(tái)的不同可分為SPAR式、張力腿式和駁船式。自1799年法國(guó)人設(shè)計(jì)研制出波能轉(zhuǎn)換裝置，世界上出現(xiàn)了各種各樣的波浪發(fā)電 設(shè)想和裝置，其絕大多數(shù)為能量的三級(jí)轉(zhuǎn)換首先將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，再通過水輪機(jī)、 空氣透平、液壓缸及連桿、馬達(dá)等機(jī)構(gòu)將得到的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能，再通過發(fā)電機(jī)將 旋轉(zhuǎn)機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。根據(jù)波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的方式，波浪能發(fā)電可分為振蕩水柱技 術(shù)、筏式技術(shù)、越浪技術(shù)、擺式技術(shù)、浮子技術(shù)和鴨式技術(shù)等。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?00910213664. 5，
公開日2010年06 月16日公開了“一種漂浮直驅(qū)式波浪能裝置”，該裝置包括運(yùn)動(dòng)部件、阻尼板以及設(shè)置于運(yùn) 動(dòng)部件套筒內(nèi)的定子軸和彈簧。運(yùn)動(dòng)部件內(nèi)設(shè)置感應(yīng)線圈，定子軸中間部分鑲嵌磁鐵，彈簧 連接定子軸與運(yùn)動(dòng)部件，定子軸下端通過定位軸與阻尼板連接，阻尼板底端配有錨系與水 底相連。但該發(fā)明只能用于淺水海域，每個(gè)系統(tǒng)都需要配備單獨(dú)的系泊設(shè)備和輸電系統(tǒng)，經(jīng) 濟(jì)性一般，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模發(fā)電比較困難。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能 聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，通過平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)擠壓浮體內(nèi)的水通過驅(qū)動(dòng)葉輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)作業(yè)，從而實(shí) 現(xiàn)風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電。本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換步驟少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，維護(hù)方便，可廣泛應(yīng) 用于深水海域。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括風(fēng)機(jī)、支撐平臺(tái)和系泊系統(tǒng)，其 中風(fēng)機(jī)與支撐平臺(tái)固定連接，支撐平臺(tái)漂浮于水面并與系泊系統(tǒng)的一端固定相連，系泊系 統(tǒng)的另一端固定設(shè)置于海底。所述的風(fēng)機(jī)包括風(fēng)機(jī)葉片、轂、風(fēng)能發(fā)電機(jī)艙和支撐塔，其中風(fēng)機(jī)葉片固定在 轂上，轂與風(fēng)能發(fā)電機(jī)艙相連且固定設(shè)置于支撐塔的頂部，支撐塔的下部固定設(shè)置于支撐 平臺(tái)上。所述的支撐平臺(tái)包括浮體、葉輪、傳動(dòng)裝置、波浪能發(fā)電機(jī)與輸電裝置，其中葉 輪、傳動(dòng)裝置、波浪能發(fā)電機(jī)與輸電裝置分別設(shè)置于浮體內(nèi)，傳動(dòng)裝置的兩端分別與葉輪和
3發(fā)電機(jī)相連，發(fā)電機(jī)與輸電裝置相連，傳動(dòng)裝置和葉輪位于水平面以下。本發(fā)明的工作原理是風(fēng)能發(fā)電部分與浮式海上風(fēng)機(jī)工作原理相同，由風(fēng)能轉(zhuǎn)化 為風(fēng)機(jī)葉片的機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)轂里的發(fā)電機(jī)工作。支撐平臺(tái)在海洋環(huán)境中運(yùn)動(dòng)，計(jì)算得知其 繞軸的搖動(dòng)都很小，沿軸運(yùn)動(dòng)中垂向的垂蕩運(yùn)動(dòng)最大。浮體用張緊式系泊纜與海底相連，在 垂向上基本不運(yùn)動(dòng)，則支撐平臺(tái)的垂蕩運(yùn)動(dòng)擠壓平臺(tái)內(nèi)部的水通過管道往腔體排，急速水 流驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)支撐平臺(tái)里的發(fā)電機(jī)工作。本發(fā)明中的能量轉(zhuǎn)換過程如下風(fēng)驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；風(fēng) 機(jī)葉片驅(qū)動(dòng)轂內(nèi)的發(fā)電機(jī)工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。波浪的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)，浮體和 平臺(tái)所組成的類似活塞將內(nèi)部的海水?dāng)D壓通過管道使其急速流向腔體，將波浪能轉(zhuǎn)化為水 流的動(dòng)能；急速水流驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，將水流動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；葉輪通過傳動(dòng)裝置帶動(dòng)支 撐平臺(tái)內(nèi)的發(fā)電機(jī)工作，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。本發(fā)明是在深水作業(yè)的浮式風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步利用波浪能而設(shè)計(jì)的，裝置結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，發(fā)電設(shè)備在平臺(tái)內(nèi)，不受海水腐蝕且易于維修。對(duì)于風(fēng)機(jī)支撐平臺(tái)，浮體的設(shè)置減小 了排水體積，可減少壓載重量。在深海海域，平臺(tái)垂蕩運(yùn)動(dòng)具有與波浪相近的運(yùn)動(dòng)周期，配 置張緊式系泊的浮體在平臺(tái)的開槽內(nèi)垂向運(yùn)動(dòng)，可保證波浪能發(fā)電系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。與 其他利用波浪能轉(zhuǎn)化電能裝置相比，本發(fā)明具有能量轉(zhuǎn)換步驟少，易于實(shí)現(xiàn)，發(fā)電設(shè)備和控 制系統(tǒng)布置在浮體內(nèi)部，維護(hù)方便，不受環(huán)境限制、可大規(guī)模發(fā)電等優(yōu)點(diǎn)，其發(fā)電量大小與 平臺(tái)大小和布置的裝置數(shù)量有關(guān)，在風(fēng)浪大的海域能獲得更多的電能。風(fēng)能和波浪能發(fā)電 共用一套輸電裝置，減少重復(fù)投入，實(shí)現(xiàn)聯(lián)合發(fā)電，提高經(jīng)濟(jì)性能。


圖1是本發(fā)明的主視圖。圖2是本發(fā)明的側(cè)視圖。圖3是本發(fā)明的俯視圖。
具體實(shí)施例方式下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行 實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施 例。如圖1-3所示，本實(shí)施例包括風(fēng)機(jī)1、支撐平臺(tái)2和系泊系統(tǒng)3，其中風(fēng)機(jī)1與支 撐平臺(tái)2固定連接，支撐平臺(tái)2漂浮于水面并與系泊系統(tǒng)3的一端固定相連，系泊系統(tǒng)3的 另一端固定設(shè)置于海底。所述的風(fēng)機(jī)1包括風(fēng)機(jī)葉片4、轂5、風(fēng)能發(fā)電機(jī)11艙6和支撐塔7，其中風(fēng)機(jī) 葉片4固定在轂5上，轂5與風(fēng)能發(fā)電機(jī)11艙6相連且固定設(shè)置于支撐塔7的頂部，支撐 塔7的下部固定設(shè)置于支撐平臺(tái)2上。所述的支撐平臺(tái)2包括浮體8、葉輪9、傳動(dòng)裝置10、波浪能發(fā)電機(jī)11與輸電裝 置12，其中葉輪9、傳動(dòng)裝置10、波浪能發(fā)電機(jī)11與輸電裝置12分別設(shè)置于浮體8內(nèi)，傳 動(dòng)裝置10的兩端分別與葉輪9和發(fā)電機(jī)11相連，發(fā)電機(jī)11與輸電裝置12相連，傳動(dòng)裝置 10和葉輪9位于水平面以下。
所述的浮體8為空心圓柱型結(jié)構(gòu)，該浮體與平臺(tái)構(gòu)成的內(nèi)部空間通過管道與支撐 平臺(tái)2內(nèi)的多個(gè)腔體13相連通。所述的浮體8的四周設(shè)有鍵形凸起14。本實(shí)施例的工作原理是風(fēng)驅(qū)動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)轂5內(nèi)的發(fā)電機(jī)11作業(yè)。浮體8 通過張緊式系泊纜與海底相連，保持垂向的位置不變。平臺(tái)通過系泊纜與海底連接，平臺(tái)在 波浪中運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿著槽作相對(duì)于浮體8的垂向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)平臺(tái)向下運(yùn)動(dòng)時(shí)擠壓平臺(tái)與浮體8 構(gòu)成空間內(nèi)的水往外排，通過管道形成急速水流沖向腔體13，驅(qū)動(dòng)葉輪9轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳動(dòng)裝 置10帶動(dòng)發(fā)電機(jī)11作業(yè)；當(dāng)向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，往平臺(tái)內(nèi)補(bǔ)充海水，準(zhǔn)備下一周期作業(yè)。風(fēng)機(jī)1 轂5內(nèi)的發(fā)電機(jī)11和平臺(tái)內(nèi)部的多個(gè)發(fā)電機(jī)11通過輸電裝置12往外輸電。
權(quán)利要求
1.一種用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，包括風(fēng)機(jī)、支撐平臺(tái)和系泊 系統(tǒng)，其中風(fēng)機(jī)與支撐平臺(tái)固定連接，支撐平臺(tái)漂浮于水面并與系泊系統(tǒng)的一端固定相 連，系泊系統(tǒng)的另一端固定設(shè)置于海底，其特征在于所述的支撐平臺(tái)包括浮體、葉輪、傳 動(dòng)裝置、波浪能發(fā)電機(jī)與輸電裝置，其中葉輪、傳動(dòng)裝置、波浪能發(fā)電機(jī)與輸電裝置分別設(shè) 置于浮體內(nèi)，傳動(dòng)裝置的兩端分別與葉輪和發(fā)電機(jī)相連，發(fā)電機(jī)與輸電裝置相連，傳動(dòng)裝置 和葉輪位于水平面以下。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，其特征是， 所述的風(fēng)機(jī)包括風(fēng)機(jī)葉片、轂、風(fēng)能發(fā)電機(jī)艙和支撐塔，其中風(fēng)機(jī)葉片固定在轂上，轂與 風(fēng)能發(fā)電機(jī)艙相連且固定設(shè)置于支撐塔的頂部，支撐塔的下部固定設(shè)置于支撐平臺(tái)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，其特征是， 所述的浮體為空心圓柱型結(jié)構(gòu)，該浮體的外部沿圓周均布多個(gè)腔體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，其特征是， 所述的腔體與支撐平臺(tái)的內(nèi)部相連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，其特征 是，所述的浮體的四周設(shè)有鍵形凸起。
全文摘要
一種風(fēng)能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的用于深海的系泊浮式風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電平臺(tái)，包括風(fēng)機(jī)、支撐平臺(tái)和系泊系統(tǒng)，風(fēng)機(jī)與支撐平臺(tái)固定連接，支撐平臺(tái)漂浮于水面并與系泊系統(tǒng)的一端固定相連，系泊系統(tǒng)的另一端固定設(shè)置于海底。本發(fā)明通過平臺(tái)上下運(yùn)動(dòng)擠壓浮體內(nèi)的水通過驅(qū)動(dòng)葉輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)作業(yè)，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)能波浪能聯(lián)合發(fā)電。本發(fā)明能量轉(zhuǎn)換步驟少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，維護(hù)方便，可廣泛應(yīng)用于深水海域。
文檔編號(hào)F03D9/00GK102146890SQ201110056670
公開日2011年8月10日 申請(qǐng)日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者何炎平, 譚家華, 趙永生, 陳新權(quán) 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)