一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置及发电方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置及发电方法，包括装在海底并伸出海面的单桩基础，在单桩基础与海面相交处安装防冰锥，在单桩基础的顶部安装塔筒，在塔筒的顶部设置水平轴风机，风机发出的电通过输电电路并入电网，在单桩基础伸出海面的部分上固定安装套筒，该套筒套设在单桩基础上，在套筒的上部搭建环形平台，在环形平台上布置两组以上的能量转化系统，所述能量转化系统的组数与下述第一连接装置的组数相同，能量转化系统发出的电送入塔筒内，在套筒上位于环形平台之下的位置沿周向等间隔布置两组以上等高的第一连接装置，在海面上布置与第一连接装置的组数等量的浮子。本发明专利技术所公开的发电装置，将波浪能发电装置与风机相结合，可以有效地降低成本，提高海上空间、资源利用率；并且能够同时收集风能和波浪能进行发电，实现了复杂环境下电力的互补。

A wind-wave combined with oscillating float power generation device and power generation method adapted to ice age

The invention discloses a wind wave combined with oscillating float power generation device and a power generation method adapted to ice age, including a single pile foundation mounted on the seabed and extended to the sea surface, an anti-icing cone installed at the intersection of the single pile foundation and the sea surface, a tower barrel installed at the top of the single pile foundation, a horizontal axis fan installed at the top of the tower barrel, the electricity generated by the fan merged into the power grid through a transmission circuit, and an extension of the single pile foundation. A sleeve is fixed on a part of the sea surface. The sleeve is arranged on the basis of a single pile, and an annular platform is built on the upper part of the sleeve. More than two groups of energy conversion systems are arranged on the annular platform. The number of the energy conversion systems is the same as the number of the first connecting devices below. The electricity generated by the energy conversion system is sent into the tower barrel, and the position under the annular platform is along the sleeve. Two or more equal-height first connecting devices are arranged at equal circumferential intervals, and floats equal to the number of first connecting devices are arranged on the sea surface. The invention discloses a power generation device which combines the wave energy generation device with the wind turbine, can effectively reduce the cost, improve the utilization rate of offshore space and resources, and can simultaneously collect wind energy and wave energy for power generation, thus realizing the complementarity of power in complex environment.

【技术实现步骤摘要】
一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置及发电方法
本专利技术属于风能与波浪能综合利用发电领域，特别涉及该领域中的一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置及发电方法。
技术介绍
随着不可再生能源逐渐减少、温室气体的过度排放给地球环境造成越来越多的危害，加大对清洁无污染的可再生能源的开发成为了当前世界各国普遍关注的重要话题之一。地球上海洋面积广阔，具有无穷的能量，除此之外，能量的持续性也使其拥有无限的开发潜力。海洋能的形式多样，不同类型的海洋能开发利用方法也具有差异性，但大部分还是集中在发电领域。海上清洁能源发电在许多近海国家和地区都得到了当地政府的广泛支持。然而，目前大部分的海洋能发电方式均为单能源发电，存在着能量利用率低、发电容量小、供应不稳定等不足。近些年，在海洋能综合利用思想的引导下，多层次、全方位的开发方式成为海洋能利用的新趋势。其中，开发利用技术相对成熟的是波浪能和海上风能发电。波浪能具有储量丰富、分布广泛、功率密度高、可就地取用的优点，是当今可再生能源领域的研究热点之一，但其产生的电能是不稳定、不连续的；风能作为一种清洁无公害的可再生能源，很早就被人们利用，虽然功率密度不及波浪能，但风能在其可利用范围内是连续的，且相对于陆地，海上蕴藏的风能资源更加丰富，二者在时间和空间上存在一定的互补特性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置及发电方法。本专利技术采用如下技术方案：一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置，包括装在海底并伸出海面的单桩基础，在单桩基础与海面相交处安装防冰锥，在单桩基础的顶部安装塔筒，在塔筒的顶部设置水平轴风机，风机发出的电通过输电电路并入电网，其改进之处在于：在单桩基础伸出海面的部分上固定安装套筒，该套筒套设在单桩基础上，在套筒的上部搭建环形平台，在环形平台上布置两组以上的能量转化系统，所述能量转化系统的组数与下述第一连接装置的组数相同，能量转化系统发出的电送入塔筒内，在套筒上位于环形平台之下的位置沿周向等间隔布置两组以上等高的第一连接装置，在海面上布置与第一连接装置的组数等量的浮子，各浮子分别通过一根悬臂与一组第一连接装置相铰接，在套筒上位于各组第一连接装置正下方的位置各布置一个等高的第二连接装置，在各悬臂上分别设置第三连接装置，此外还有与第一连接装置的组数等量的液压缸，各液压缸的根部分别与一个第二连接装置相铰接、液压杆分别与相邻悬臂上的第三连接装置相铰接、此外各液压缸还分别通过管路与上述的一组能量转化系统相连接。进一步的，所述防冰锥由一上圆台和一下圆台对接组成，上圆台上底面的高度等于单桩基础所在位置的高潮位高度，下圆台下底面的高度等于单桩基础所在位置的低潮位高度，上圆台和下圆台对接处的高度等于单桩基础所在位置的平均潮位高度，上圆台的上底面直径小于下底面直径，下圆台的上底面直径大于下底面直径，上圆台的下底面直径等于下圆台的上底面直径。进一步的，所述能量转化系统包括控制系统，控制系统分别通过管路与高压蓄能器和低压蓄能器相连接，高压蓄能器和低压蓄能器则分别通过管路与液压马达相连接，液压马达的动力输出端与发电机的动力输入端相连接。进一步的，液压杆将液压缸分为上下两部分，上下两部分分别通过管路与一组能量转化系统内的控制系统相连接。进一步的，每组第一连接装置内均包括两个第一连接装置。进一步的，悬臂的一端带有V形分叉，V形分叉的两个顶点分别与一个第一连接装置相铰接。进一步的，在悬臂V形分叉的两个分叉之间设置连杆，第三连接装置设置在连杆上，并且各第三连接装置在各自悬臂上的位置均一致。进一步的，所述的浮子为弧面朝下的半球形。进一步的，浮子与悬臂之间为固定连接。一种发电方法，使用上述的发电装置，其改进之处在于：发电装置安装就位并启动后，水平轴风机叶片迎风转动，发出的电通过输电电路并入电网；漂浮在海面上的浮子随海浪上下起伏，带动悬臂绕第一连接装置旋转摆动，从而使液压缸中的液压杆进行线性活塞运动，液压杆运动可将液压缸内的液压油通过管路泵送到能量转化系统中，液压油经能量转化系统内的控制系统控制高压蓄能器和低压蓄能器进行蓄能稳压后输入液压马达，液压马达将液压油的压力能转换为旋转机械能，从而带动发电机发电，发出的电送入塔筒内，为风机的内部控制系统、变桨偏航系统、电梯及蓄电池供电，当风机发电量不足时，启动蓄电池继续通过输电电路向电网输电，在冰期时伸出各液压缸的液压杆将各悬臂抬起，使各浮子升离海面。本专利技术的有益效果是：本专利技术所公开的发电装置，将波浪能发电装置与风机相结合，可以有效地降低成本，提高海上空间、资源利用率；并且能够同时收集风能和波浪能进行发电，将两种能源综合利用，实现了复杂环境下电力的互补，可以提高整体发电功率，扩大供电容量，实现海上风能与波浪能的稳定输出，起到多能互补的作用。本专利技术所公开的发电装置，将悬臂摆式波浪能发电装置及布置能量转化系统的环形平台均安装在套筒上，而套筒套设在单桩基础上，位于塔筒之下，几乎不影响单桩基础顶部的风机结构，且位于海面上方，安装维修便利，易于对现有海上风机进行改装。在悬臂与套筒之间、液压缸与套筒之间以及液压缸与悬臂之间均采用铰接方式连接，具有良好的移动性，使悬臂能够根据波浪的方向进行旋转和摆动，这样不仅可以充分利用波浪能资源以提高捕能效率，还能减小机械部件对套筒的横向荷载，提高装置安全性与稳定性。本专利技术所公开的发电装置，悬臂摆式波浪能发电装置的悬臂环绕布置于套筒周围，布置数量与方向均可根据当地海域波浪能资源分布情况按需增减，分布方式多样，适应波向性强。改变以往装置为本的传统思路，真正实现以波浪场为本的布置理念，提高能量捕获效率。本专利技术所公开的发电装置，可在冰期时伸出各液压缸的液压杆将各悬臂抬起，使各浮子升离海面，并对应高低潮位在单桩基础上环设防冰锥，这样既能在冰期时保护浮子免受海冰撞击，又不影响单桩基础防冰锥的正常工作，保证了发电装置在冰期的安全性。本专利技术所公开的发电装置，波浪能发电装置与风机共用一条海底电缆向电网输电，节约了电气传输系统的安装成本。本专利技术所公开的发电方法，综合利用海上风能和波浪能，极大地提高了装置单体的发电量，实现了复杂环境下的多能发电互补，在提高整体发电功率，扩大供电容量的同时，还能有效地减少资金投入，对缓解能源危机和环境污染问题具有重要意义，并能促进波浪能发电装置的商业化推广应用。附图说明图1是本专利技术实施例1所公开发电装置的结构示意图；图2是本专利技术实施例1所公开发电装置中悬臂数量为两个时的俯视结构示意图；图3是本专利技术实施例1所公开发电装置中悬臂数量为六个时的俯视结构示意图；图4是本专利技术实施例1所公开发电装置中液压缸及能量转化系统的连接关系示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置，包括装在海底并伸出海面的单桩基础10，在单桩基础与海面相交处安装防冰锥11，在单桩基础的顶部安装塔筒2，在塔筒的顶部设置水平轴风机1，风机发出的电通过输电电路并入电网，在单桩基础伸出海面的部分上固定安装本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置，包括装在海底并伸出海面的单桩基础，在单桩基础与海面相交处安装防冰锥，在单桩基础的顶部安装塔筒，在塔筒的顶部设置水平轴风机，风机发出的电通过输电电路并入电网，其特征在于：在单桩基础伸出海面的部分上固定安装套筒，该套筒套设在单桩基础上，在套筒的上部搭建环形平台，在环形平台上布置两组以上的能量转化系统，所述能量转化系统的组数与下述第一连接装置的组数相同，能量转化系统发出的电送入塔筒内，在套筒上位于环形平台之下的位置沿周向等间隔布置两组以上等高的第一连接装置，在海面上布置与第一连接装置的组数等量的浮子，各浮子分别通过一根悬臂与一组第一连接装置相铰接，在套筒上位于各组第一连接装置正下方的位置各布置一个等高的第二连接装置，在各悬臂上分别设置第三连接装置，此外还有与第一连接装置的组数等量的液压缸，各液压缸的根部分别与一个第二连接装置相铰接、液压杆分别与相邻悬臂上的第三连接装置相铰接、此外各液压缸还分别通过管路与上述的一组能量转化系统相连接。

【技术特征摘要】
1.一种适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置，包括装在海底并伸出海面的单桩基础，在单桩基础与海面相交处安装防冰锥，在单桩基础的顶部安装塔筒，在塔筒的顶部设置水平轴风机，风机发出的电通过输电电路并入电网，其特征在于：在单桩基础伸出海面的部分上固定安装套筒，该套筒套设在单桩基础上，在套筒的上部搭建环形平台，在环形平台上布置两组以上的能量转化系统，所述能量转化系统的组数与下述第一连接装置的组数相同，能量转化系统发出的电送入塔筒内，在套筒上位于环形平台之下的位置沿周向等间隔布置两组以上等高的第一连接装置，在海面上布置与第一连接装置的组数等量的浮子，各浮子分别通过一根悬臂与一组第一连接装置相铰接，在套筒上位于各组第一连接装置正下方的位置各布置一个等高的第二连接装置，在各悬臂上分别设置第三连接装置，此外还有与第一连接装置的组数等量的液压缸，各液压缸的根部分别与一个第二连接装置相铰接、液压杆分别与相邻悬臂上的第三连接装置相铰接、此外各液压缸还分别通过管路与上述的一组能量转化系统相连接。2.根据权利要求1所述适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置，其特征在于：所述防冰锥由一上圆台和一下圆台对接组成，上圆台上底面的高度等于单桩基础所在位置的高潮位高度，下圆台下底面的高度等于单桩基础所在位置的低潮位高度，上圆台和下圆台对接处的高度等于单桩基础所在位置的平均潮位高度，上圆台的上底面直径小于下底面直径，下圆台的上底面直径大于下底面直径，上圆台的下底面直径等于下圆台的上底面直径。3.根据权利要求1所述适应冰期的风浪结合振荡浮子发电装置，其特征在于：所述能量转化系统包括控制系统，控制系统分别通过管路与高压蓄能器和低压蓄能器相连接，高压蓄能器和低压蓄能器则分别通过管路与液压马达相连接，液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：史宏达，韩治，龚昊翔，董晓晨，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37