專利名稱：水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是一種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體是一種水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
海上風(fēng)電塔筒的結(jié)構(gòu)通常包括樁基，塔筒和發(fā)電機(jī)組。樁基用來支撐塔筒及發(fā)電機(jī)組，可為水泥樁基礎(chǔ)或鋼管樁基礎(chǔ)，鋼管樁又可分為單鋼管樁或多鋼管樁基礎(chǔ)；有時(shí)還需做地基處理。無論哪種基礎(chǔ)重量非常大，單鋼管樁直徑為4至5米，長40至50米，重達(dá)300至450噸，水泥樁達(dá)千噸以上。隨風(fēng)力發(fā)電機(jī)功率的增加，其重量和基礎(chǔ)重量越來越大。因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)及樁機(jī)的海上運(yùn)輸和安裝是海上風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)工作的核心，也是最大困難所在。一般占總投資的15%至25%，打樁難度大且受地質(zhì)條件限制、不可移動(dòng)；即便如此也僅適用水深小于30米處。安裝需在目標(biāo)場(chǎng)進(jìn)行，海面作業(yè)難度大，其成本一般占總投資的30%左右，因電纜隨輸送距離遞增，成本一般占總投資的15%至30%。風(fēng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)需專業(yè)吊裝及維修船，成本高。大規(guī)模蓄電儲(chǔ)能技術(shù)主要為化學(xué)電池和物理蓄能，物理蓄能分為抽水蓄能和壓縮空氣二種，抽水蓄能技術(shù)有其局限性需要合適的場(chǎng)地與水源，適合建水庫；一次投入的建設(shè)成本太高，建設(shè)周期較長；響應(yīng)速度慢。壓縮空氣儲(chǔ)能運(yùn)行成本低，規(guī)模大。德國1979年建成巖洞容量30萬立方米，氣壓68-48atm的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，輸出功率29萬kW。美國和日本分別于1991年和2001年建成壓縮空氣儲(chǔ)能電站。局限性是需要特殊的場(chǎng)地，一次投入的建設(shè)成本太高，并且必須和不裝前置空氣壓縮段的燃?xì)廨啓C(jī)配合使用。該技術(shù)還不夠成熟。經(jīng)過對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國專利文獻(xiàn)號(hào)CN1925258A，
公開日2007_03_07，記載了一種“用海浪與風(fēng)能在近海領(lǐng)域用多體船發(fā)電法”，該技術(shù)用海洋中的海浪上升和下降，產(chǎn)生的動(dòng)能和勢(shì)能推動(dòng)發(fā)電機(jī)組群體發(fā)電，其結(jié)構(gòu)包括由船體一、船體二和船體三所組成的雙體或多體船，但該現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用昂貴的稀土材料，眾多零件需解決耐海水腐蝕且維護(hù)成本較高，難以推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，本實(shí)用新型安全可靠，使用壽命長，低成本，不需樁基，安裝及維修方便，不用維修船，安裝在近海組裝，維修時(shí)可24小時(shí)進(jìn)行，也可移動(dòng)到沿海維修。全年發(fā)電時(shí)間一般大于4000小時(shí)。出力受風(fēng)速影響小的風(fēng)機(jī)，其總價(jià)低，I. 5MW風(fēng)機(jī)齒輪箱重6噸以下，全部用滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承，雙排雙圓弧齒形或漸開線齒形或擺線齒形的行星齒輪箱高速軸裝飛輪；且無獨(dú)立設(shè)置的偏航機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)槳機(jī)構(gòu)。本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括非金屬結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的飄浮體以及依次設(shè)置于其上的定槳距型風(fēng)機(jī)、帶有軸承和飛輪的行星齒輪箱、蓄能裝置、儲(chǔ)能裝置和控制器，其中定槳距型風(fēng)機(jī)依次與行星齒輪箱、飛輪以及同步電機(jī)相連，蓄能裝置的輸出端分別與儲(chǔ)能裝置相連，控制器分別與蓄能裝置和儲(chǔ)能裝置相連接并傳輸控制指令和狀態(tài)信息。所述的行星齒輪箱中的太陽輪、行星輪和內(nèi)齒輪為雙排雙圓弧齒形、漸開線齒形或擺線齒形；所述的軸承設(shè)置于行星齒輪箱的高速軸輸入端且采用帶有滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承；所述的飛輪設(shè)置于行星齒輪箱的高速軸輸出端。所述的儲(chǔ)能裝置包括與控制器相連的設(shè)置于漂浮體內(nèi)部的多路充電器和蓄電池以及設(shè)置于漂浮體外部的儲(chǔ)水罐和儲(chǔ)氣罐，其中多路充電器的直流充電端分別與若干組蓄電池的正負(fù)極相連，儲(chǔ)水罐、儲(chǔ)氣罐與蓄能裝置之間設(shè)有與控制器相連的三通閥，該三通閥接收來自控制器的切換控制指令以實(shí)現(xiàn)蓄能裝置至儲(chǔ)水罐或儲(chǔ)氣罐中任一相連通。所述的蓄能裝置包括分別與行星齒輪箱的高速軸輸出端相連的同步電機(jī)和壓縮 機(jī)，其中定槳距型風(fēng)機(jī)帶動(dòng)行星齒輪箱并進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)產(chǎn)生直流電輸出或驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將高壓空氣或高壓水流輸入對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氣罐或儲(chǔ)水罐中，用于陸上流體高壓發(fā)電。利用本實(shí)用新型電費(fèi)僅設(shè)備成本，風(fēng)機(jī)比傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)低，估計(jì)小于目前一半。電解可用淡化海水中例。

圖I為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為行星齒輪箱結(jié)構(gòu)簡圖。
具體實(shí)施方式
下面對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(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，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例如圖I所示，本實(shí)施例包括非金屬結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的飄浮體以及依次設(shè)置于其上的定槳距型風(fēng)機(jī)2、帶有軸承3和飛輪4的行星齒輪箱5、蓄能裝置6、儲(chǔ)能裝置7和控制器8，其中定槳距型風(fēng)機(jī)2依次與行星齒輪箱5、飛輪4以及同步電機(jī)相連，蓄能裝置6的輸出端分別與儲(chǔ)能裝置7相連，控制器8分別與蓄能裝置6和儲(chǔ)能裝置7相連接并傳輸控制指令和狀態(tài)信息。所述的飄浮體上設(shè)有分別控制器8相連的GPS導(dǎo)航裝置12和風(fēng)向儀13，其中風(fēng)向儀13輸出風(fēng)向信號(hào)至控制器8，GPS導(dǎo)航儀輸出漂浮體I座標(biāo)及朝向信號(hào)至控制器8，控制器8向蓄能裝置6輸出啟動(dòng)指令，使蓄能裝置6經(jīng)行星齒輪箱5驅(qū)動(dòng)定槳距型風(fēng)機(jī)2，使得漂浮體I沿助力最小方向轉(zhuǎn)動(dòng)。所述的儲(chǔ)能裝置7包括與控制器8相連的設(shè)置于漂浮體I內(nèi)部的多路充電器14和蓄電池15以及設(shè)置于漂浮體I外部的儲(chǔ)水罐16和儲(chǔ)氣罐17，其中多路充電器14的直流充電端分別與若干組蓄電池15的正負(fù)極相連，儲(chǔ)水罐16、儲(chǔ)氣罐17與蓄能裝置6之間設(shè)有與控制器8相連的三通閥18，該三通閥18接收來自控制器8的切換控制指令以實(shí)現(xiàn)蓄能裝置6至儲(chǔ)水罐16或儲(chǔ)氣罐17中任一相連通。所述的蓄能裝置6包括分別與行星齒輪箱5的高速軸輸出端相連的同步電機(jī)和壓縮機(jī)，其中定槳距型風(fēng)機(jī)2帶動(dòng)行星齒輪箱5并進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)產(chǎn)生直流電輸出或驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將高壓空氣或高壓水流輸入對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氣罐17或儲(chǔ)水罐16中，用于陸上流體高壓發(fā)電。所述的多路充電器14根據(jù)輸入直流電進(jìn)行穩(wěn)壓整流處理后同時(shí)對(duì)多個(gè)蓄電池15充電，并在蓄電池15充滿后發(fā)送充電信號(hào)至控制器8。所述的儲(chǔ)氣罐17和儲(chǔ)水罐16為圓形結(jié)構(gòu)且由預(yù)應(yīng)力砼、復(fù)合材料或鋼板制成。所述的三通閥18內(nèi)置壓力傳感器，當(dāng)儲(chǔ)氣罐17或儲(chǔ)水罐16中的流體壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)三通閥18輸出壓力信號(hào)至控制器8并等待控制器8返回閥門切斷控制指令。所述的控制器8通過無線方式與蓄能裝置6和儲(chǔ)能裝置7相連接。如圖2所示，所述的行星齒輪箱5中的太陽輪9、行星輪10和內(nèi)齒輪11為雙排雙圓弧齒形、漸開線齒形或擺線齒形；所述的軸承3設(shè)置于行星齒輪箱5的高速軸輸入端且采用帶有滑動(dòng)軸承3或滾動(dòng)軸承3 ;所述的飛輪4設(shè)置于行星齒輪箱5的高速軸輸出端。在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)應(yīng)按最大限度利用風(fēng)資源原則布置風(fēng)機(jī)2，在不影響風(fēng)機(jī)2出力條件下按不同直徑風(fēng)機(jī)2混裝風(fēng)機(jī)2 ;在5-7級(jí)風(fēng)可布置大型風(fēng)機(jī)2 ;在3-5級(jí)風(fēng)可布置小型風(fēng)機(jī)2。按大小搭配；高速風(fēng)機(jī)2和低速風(fēng)機(jī)2搭配原則布置風(fēng)機(jī)2。達(dá)到發(fā)電性能及高度上互補(bǔ)，可大幅提聞低速風(fēng)利用率，經(jīng)濟(jì)效益大大提聞。飄浮體適用水深不限。飄浮體由GPS定位，由于飄浮體上設(shè)有電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪箱5驅(qū)動(dòng)槳葉，且由風(fēng)向儀13指使電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪箱5驅(qū)動(dòng)槳葉在海上動(dòng)力定位以讓風(fēng)機(jī)2始終位于最佳受風(fēng)方位。在有臺(tái)風(fēng)等時(shí)?？蓪⑵◇wI駛到避風(fēng)港。大臺(tái)風(fēng)時(shí)。將葉片卸下?？稍谒吧细郊悠鹬夭考?，減少大型調(diào)裝船或釣車費(fèi)用。
權(quán)利要求1.一種水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括非金屬結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的飄浮體以及依次設(shè)置于其上的定槳距型風(fēng)機(jī)、帶有軸承和飛輪的行星齒輪箱、蓄能裝置、儲(chǔ)能裝置和控制器，其中定槳距型風(fēng)機(jī)依次與行星齒輪箱、飛輪以及同步電機(jī)相連，蓄能裝置的輸出端分另Ij與儲(chǔ)能裝置相連，控制器分別與蓄能裝置和儲(chǔ)能裝置相連接并傳輸控制指令和狀態(tài)信息； 所述的儲(chǔ)能裝置包括與控制器相連的設(shè)置于漂浮體內(nèi)部的多路充電器和蓄電池以及設(shè)置于漂浮體外部的儲(chǔ)水罐和儲(chǔ)氣罐，其中多路充電器的直流充電端分別與若干組蓄電池的正負(fù)極相連，儲(chǔ)水罐、儲(chǔ)氣罐與蓄能裝置之間設(shè)有與控制器相連的三通閥，該三通閥接收來自控制器的切換控制指令以實(shí)現(xiàn)蓄能裝置至儲(chǔ)水罐或儲(chǔ)氣罐中任一相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的行星齒輪箱中的太陽輪、行星輪和內(nèi)齒輪為雙排雙圓弧齒形、漸開線齒形或擺線齒形；所述的軸承設(shè)置于行星齒輪箱的高速軸輸入端且采用帶有滑動(dòng)軸承或滾動(dòng)軸承；所述的飛輪設(shè)置于行星齒輪箱的高速軸輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的飄浮體上設(shè)有分別控制器相連的GPS導(dǎo)航裝置和風(fēng)向儀，其中風(fēng)向儀輸出風(fēng)向信號(hào)至控制器，GPS導(dǎo)航儀輸出漂浮體座標(biāo)及朝向信號(hào)至控制器，控制器向蓄能裝置輸出啟動(dòng)指令，使蓄能裝置經(jīng)行星齒輪箱驅(qū)動(dòng)定槳距型風(fēng)機(jī)，使得漂浮體沿助力最小方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的蓄能裝置包括分別與行星齒輪箱的高速軸輸出端相連的同步電機(jī)和壓縮機(jī)，其中定槳距型風(fēng)機(jī)帶動(dòng)行星齒輪箱并進(jìn)一步驅(qū)動(dòng)同步電機(jī)產(chǎn)生直流電輸出或驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)將高壓空氣或高壓水流輸入對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)氣罐或儲(chǔ)水罐中，用于陸上流體高壓發(fā)電。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的多路充電器根據(jù)輸入直流電進(jìn)行穩(wěn)壓整流處理后同時(shí)對(duì)多個(gè)蓄電池充電，并在蓄電池充滿后發(fā)送充電信號(hào)至控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的儲(chǔ)氣罐和儲(chǔ)水罐為圓形結(jié)構(gòu)且由預(yù)應(yīng)力砼、復(fù)合材料或鋼板制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的三通閥內(nèi)置壓力傳感器，當(dāng)儲(chǔ)氣罐或儲(chǔ)水罐中的流體壓力達(dá)到預(yù)設(shè)值時(shí)三通閥輸出壓力信號(hào)至控制器并等待控制器返回閥門切斷控制指令。
8.根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征是，所述的控制器通過無線方式與蓄能裝置和儲(chǔ)能裝置相連接。
專利摘要一種風(fēng)力發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域的水上風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，包括非金屬結(jié)構(gòu)或鋼結(jié)構(gòu)的飄浮體以及依次設(shè)置于其上的定槳距型風(fēng)機(jī)、帶有軸承和飛輪的行星齒輪箱、蓄能裝置、儲(chǔ)能裝置和控制器，其中定槳距型風(fēng)機(jī)依次與行星齒輪箱、飛輪以及同步電機(jī)相連，蓄能裝置的輸出端分別與儲(chǔ)能裝置相連，控制器分別與蓄能裝置和儲(chǔ)能裝置相連接并傳輸控制指令和狀態(tài)信息。本實(shí)用新型安全可靠，使用壽命長，低成本，不需樁基，安裝及維修方便，不用維修船，安裝在近海組裝，維修時(shí)可24小時(shí)進(jìn)行，也可移動(dòng)到沿海維修。全年發(fā)電時(shí)間一般大于4000小時(shí)。
文檔編號(hào)F03D9/02GK202690328SQ20122031698
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者袁宗凡 申請(qǐng)人:袁宗凡