一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及海上風電和海洋波浪能發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，海上風電技術(shù)已經(jīng)日益成熟，我國已開始建造海上風電場。海上風電場選址要求一定的風速和較強的風力，由于波浪能的產(chǎn)生本身來自于風力，所以海上風電場同時也是波浪能資源富集的場所。把海上風電的開發(fā)同波浪能資源的利用結(jié)合在一起，可以有效地擴充海上電廠的發(fā)電能力，提高海上電廠的整體經(jīng)濟性。
[0003]波浪能發(fā)電的技術(shù)形式多種多樣，但是每種技術(shù)都有自己的特點和適用范圍。例如筏式發(fā)電裝置單機功率較大但是需要布置在深海(40米以上)；牡蠣式發(fā)電裝置的發(fā)電設(shè)備在陸上，通過液壓管道傳遞能量，所以要求距離海岸近(Ikm內(nèi))。而傳統(tǒng)的點浮式發(fā)電裝置使用直線發(fā)電機，成本昂貴。
[0004]目前，海上風電機組的支撐結(jié)構(gòu)多為固定基礎(chǔ)，分為粧基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，導管架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，重力式結(jié)構(gòu)，負壓桶式結(jié)構(gòu)。固定基礎(chǔ)適應的水深只限在30m左右，而在水深60-900米處的海上風力資源達到1533GW。為了更充分利用風力資源，人們提出了浮式基礎(chǔ)的風電裝置，浮式基礎(chǔ)的缺點在于受到海浪影響，裝置整體的穩(wěn)定性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，裝置整體的穩(wěn)定性好，降低發(fā)電成本。
[0006]為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
[0007]一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，包括由海上發(fā)電風機I和海上風電平臺支撐體2連接組成的海上風電裝置，海上風電平臺支撐體2穿過上平臺3與下平臺6連接，上平臺3和下平臺6之間等角度排列至少三組液壓缸4，每組液壓缸4的兩端分別鉸接在上平臺3與下平臺6上，液壓缸4與下平臺6上的波浪能發(fā)電裝置5相連，海上發(fā)電風機I與波液換能裝置5發(fā)出的電經(jīng)發(fā)電裝置控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后通過輸電線8投入陸上電網(wǎng)，下平臺6通過系泊錨鏈7固定。
[0008]所述的波浪能發(fā)電裝置5包括閥塊5-3，液壓缸4的油路接口通過閥塊5-3控制，閥塊5-3的高壓油路和蓄能器5-4聯(lián)通，閥塊5-3的低壓油路通過過濾器5-6和油箱5_5聯(lián)通，與發(fā)電機5-7連接的變量液壓馬達5-2分別和蓄能器5-4、油箱5-5聯(lián)通。
[0009]所述的發(fā)電裝置控制系統(tǒng)包括兩組以上的關(guān)節(jié)控制卡15，關(guān)節(jié)控制卡15和快速路由器11的第一輸入/輸出連接，快速路由器11的第二輸入/輸出和風機控制卡12連接，快速路由器11的第三輸入/輸出通過環(huán)境控制卡13和變壓器控制卡14連接，快速路由器11的第四輸入/輸出和工控機10連接，工控機10和岸上控制單元9連接。
[0010]所述的關(guān)節(jié)控制板卡15與快速路由器11通過網(wǎng)路協(xié)議溝通，風機控制卡12及關(guān)節(jié)控制卡15均為FPGA實時控制板卡，控制周期短，在4-10ms內(nèi)完成信號輸入，計算和輸出的控制過程。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0012]1、將海上風電同波浪能發(fā)電裝置相結(jié)合，共用海上風電平臺，不但提高了裝置的整體發(fā)電功率，增加了發(fā)電量和有效工作小時數(shù)，而且降低了投資成本。
[0013]2、浮式基礎(chǔ)與固定基礎(chǔ)相比，不需要在水面下固定，在發(fā)同等功率電的條件下，降低了生產(chǎn)成本。
[0014]3、浮式基礎(chǔ)的海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置與固定基礎(chǔ)裝置相比，適用范圍更廣，可以充分利用近遠海的海洋風能和波浪能資源。
[0015]4、與傳統(tǒng)波浪能發(fā)電裝置相比，由于波浪能發(fā)電裝置放置于海面之上，對密封盒防腐的要求降低，同時方便了維護。
[0016]5、波浪能發(fā)電裝置的實時控制系統(tǒng)，可以根據(jù)即時的海況來改變波液換能裝置的參數(shù)、輸入和輸出，通過對各種閥門開度和聯(lián)通的控制，有效地提高發(fā)電效率。
[0017]6、液壓缸4在海浪的作用下做阻尼運動，可以吸收海浪對發(fā)電平臺的沖擊，保證上平臺3和下平臺6的穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖2為波浪能發(fā)電裝置5的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖3為海上風能與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置控制系統(tǒng)示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更詳細的說明。
[0022]參照圖1，一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，包括由海上發(fā)電風機I和海上風電平臺支撐體2連接組成的海上風電裝置，海上風電平臺支撐體2穿過上平臺3與下平臺6連接，上平臺3和下平臺6之間等角度排列至少三組液壓缸4，每組液壓缸4的兩端分別鉸接在上平臺3與下平臺6上，液壓缸4與下平臺6上的波浪能發(fā)電裝置5相連，海上發(fā)電風機I與波浪能發(fā)電裝置5發(fā)出的電經(jīng)發(fā)電裝置控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后通過輸電線8投入陸上電網(wǎng)，下平臺6通過系泊錨鏈7固定。
[0023]參照圖2，所述的波浪能發(fā)電裝置5包括閥塊5-3，液壓缸4的油路接口通過閥塊5-3控制，閥塊5-3的高壓油路和蓄能器5-4聯(lián)通，閥塊5-3的低壓油路通過過濾器5_6和油箱5-5聯(lián)通，與發(fā)電機5-7連接的變量液壓馬達5-2分別和蓄能器5-4、油箱5_5聯(lián)通。
[0024]參照圖3，所述的發(fā)電裝置控制系統(tǒng)包括兩組以上的關(guān)節(jié)控制卡15，關(guān)節(jié)控制卡15和快速路由器11的第一輸入/輸出連接，快速路由器11的第二輸入/輸出和風機控制卡12連接，快速路由器11的第三輸入/輸出通過環(huán)境控制卡13和變壓器控制卡14連接，快速路由器11的第四輸入/輸出和工控機10連接，工控機10和岸上控制單元9連接。
[0025]所述的關(guān)節(jié)控制板卡15與快速路由器11通過網(wǎng)路協(xié)議溝通，風機控制卡12及關(guān)節(jié)控制卡15均為FPGA實時控制板卡，控制周期短，在4-10ms內(nèi)完成信號輸入，計算和輸出的控制過程。
[0026]本發(fā)明的工作原理為:
[0027]一方面，發(fā)電風機I在風力的推動下做旋轉(zhuǎn)運動，將風力裝換為機械能，驅(qū)動發(fā)電機5-7發(fā)電；另一方面，上平臺3與下平臺6在波浪的作用下產(chǎn)生相對運動，把波浪能轉(zhuǎn)換為液壓缸4往復運動的機械能，液壓缸4運動過程中，通過控制閥塊5-3，保證將液壓缸4的壓縮腔室輸出的高壓油送入高壓油路中，同時低壓腔室不斷地從油箱5-5中吸收低壓油，高壓油源源不斷地通過高壓油路送入蓄能器5-4中，蓄能器5-4接受的為不連續(xù)且大小變化的不穩(wěn)定液壓能，輸出時通過閥塊5-3控制節(jié)流，變?yōu)槠交€(wěn)定的液壓能；蓄能器5-4輸出的高壓油通過變量液壓馬達5-2將液壓能轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動的機械能，驅(qū)動發(fā)電機5-7將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
[0028]波浪能發(fā)電裝置5的控制策略如下:波浪能發(fā)電裝置5的關(guān)節(jié)控制板卡15實時控制波浪換能裝置的動作對不同的波浪做出反應，環(huán)境控制卡13和多個傳感器相連接受周邊環(huán)境的信息并做出反應，當環(huán)境極為惡劣時控制變壓器控制卡14實現(xiàn)整個系統(tǒng)的停機和啟動以保護裝置，快速路由器11通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和各控制板卡連接，工控機10接收板快速路由器11從各板卡傳遞來的信號和岸上控制單元9發(fā)來的信號根據(jù)實際情況做出各種控制命令，下達給各關(guān)節(jié)控制卡15。
【主權(quán)項】
1.一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，包括由海上發(fā)電風機(I)和海上風電平臺支撐體(2)連接組成的海上風電裝置，其特征在于:海上風電平臺支撐體(2)穿過上平臺(3)與下平臺(6)連接，上平臺(3)和下平臺(6)之間等角度排列至少三組液壓缸(4)，每組液壓缸(4)的兩端分別鉸接在上平臺(3)與下平臺(6)上，液壓缸(4)與下平臺(6)上的波浪能發(fā)電裝置(5 )相連，海上發(fā)電風機(I)與波液換能裝置(5 )發(fā)出的電經(jīng)發(fā)電裝置控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后通過輸電線(8)投入陸上電網(wǎng)，下平臺(6)通過系泊錨鏈(7)固定。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征在于:所述的波浪能發(fā)電裝置(5)包括閥塊(5-3)，液壓缸(4)的油路接口通過閥塊(5-3)控制，閥塊(5-3)的高壓油路和蓄能器(5-4)聯(lián)通，閥塊(5-3)的低壓油路通過過濾器(5-6)和油箱(5-5)聯(lián)通，與發(fā)電機(5-7)連接的變量液壓馬達(5-2)分別和蓄能器(5-4)、油箱(5-5)聯(lián)通。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征在于:所述的發(fā)電裝置控制系統(tǒng)包括兩組以上的關(guān)節(jié)控制卡(15)，關(guān)節(jié)控制卡(15)和快速路由器(11)的第一輸入/輸出連接，快速路由器(11)的第二輸入/輸出和風機控制卡(12)連接，快速路由器(11)的第三輸入/輸出通過環(huán)境控制卡(13)和變壓器控制卡(14)連接，快速路由器(11)的第四輸入/輸出和工控機(10)連接，工控機(10)和岸上控制單元(9)連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，其特征在于:所述的關(guān)節(jié)控制板卡(15)與快速路由器(11)通過網(wǎng)路協(xié)議溝通，風機控制卡(12)及關(guān)節(jié)控制卡(15)均為FPGA實時控制板卡，控制周期短，在4-10ms內(nèi)完成信號輸入，計算和輸出的控制過程。
【專利摘要】一種海上風電與海洋波浪能聯(lián)合發(fā)電裝置，包括由海上發(fā)電風機和海上風電平臺支撐體連接組成的海上風電裝置，海上風電平臺支撐體穿過上平臺與下平臺連接，上平臺和下平臺之間等角度排列至少三組液壓缸，每組液壓缸的兩端分別鉸接在上平臺與下平臺上，液壓缸與下平臺上的波浪能發(fā)電裝置相連，海上發(fā)電風機與波液換能裝置發(fā)出的電經(jīng)發(fā)電裝置控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)后通過海底電纜投入陸上電網(wǎng)，下平臺通過系泊錨鏈固定，本發(fā)明充分利用海上資源，提高海上風電場的整體經(jīng)濟性，降低波浪能發(fā)電的成本。
【IPC分類】F03B13/18, F03D9/00, B63B35/44, F03D11/04
【公開號】CN104989596
【申請?zhí)枴緾N201510441268
【發(fā)明人】田仲偉
【申請人】中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司
【公開日】2015年10月21日
【申請日】2015年7月24日