一种基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合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基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置及发电方法，包括固定于海床上的桩柱，海上风机的立柱固定安装于上述桩柱的顶部，在立柱上沿竖向间隔布置两条以上彼此平行的导轨，此外还在每条导轨上各安装有一个可沿导轨上下滑动的浮子，在立柱上位于各导轨之上的部位安装工作平台，在每一个浮子的顶部均对应有一套液压传动机构，此外每一个浮子还在工作平台上对应有一部液压马达，液压传动机构内液压缸的活塞杆固定连接至与其对应浮子的顶部。本发明专利技术所公开的发电装置，将振荡浮子波浪能发电装置与海上风机相结合，解决了单一波浪能发电装置成本较高且在极端海况下易受损的技术问题，同时转换波浪能与风能，可以共用一套桩柱及输电设施，减少了占用空间，节约了施工成本，提高了能源的利用率和转换率，经济效益好，对波浪能发电装置的商业化推广具有重要意义。

A Wind and Wave Power Generation Device and Generation Method Based on Single Pile Platform of Offshore Wind Generator

The invention discloses a wind energy wave energy integrated power generation device and a power generation method based on a single pile platform of a marine fan, including a pile column fixed on the sea bed, a column of a marine fan fixed on the top of the pile column, two or more parallel guideways arranged along the vertical interval on the column, and a floating which can slide up and down along the guide rail in addition to each guide rail. In addition, each float should have a hydraulic motor on the working platform. The piston rod of the hydraulic cylinder in the hydraulic transmission mechanism is fixed to the top of the corresponding float. The power generating device disclosed in the invention combines the oscillating float wave energy generating device with the offshore wind turbine, solves the technical problem that the single wave energy generating device has high cost and is vulnerable to damage under extreme sea conditions, and converts the wave energy and wind energy, so that a set of piles and transmission facilities can be shared, which reduces the occupied space, saves the construction cost, and improves the utilization rate of energy. Conversion rate and good economic benefit are of great significance to the commercialization of wave power generation devices.

【技术实现步骤摘要】
一种基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合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基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置及其发电方法。
技术介绍
海洋能作为一种储量丰富且清洁环保的可再生能源，引起了人们的极大关注，当前，加强对海洋能等清洁、可再生能源的开发己成为解决日益紧张的能源危机和环境问题的必由之路，但是在盈利的前提下有效转换海洋能是困难的。近年来海上风电技术朝着更大规模的风力涡轮机，水深更深和离岸更远的大规模风场方向迅速发展。波浪能资源在海洋中分布广泛，储量丰富，是一种比风能更有潜能和功率密度更高的能源。与其他种类的海洋能资源相比，波浪能资源能流密度高，在近岸及离岸地区均可获取，且与其他海洋能发电方式相比，波浪能具有能量转换原理简单，建造和维护方便，便于进行群体化、密集型开发的优点。业界至今已经提出和测试了多种波浪能发电装置，但均成本较高，且漂浮式波浪能发电装置易在极端海况下受损，因此难以对单一的波浪能发电装置进行商业化推广。
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基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置及其发电方法。本专利技术采用如下技术方案：一种基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置，包括固定于海床上的桩柱，海上风机的立柱固定安装于上述桩柱的顶部，其改进之处在于：在立柱上沿竖向间隔布置两条以上彼此平行的导轨，各导轨均是部分位于海面以上、部分没于海面以下，在各导轨的两端均安装有限位销，此外还在每条导轨上各安装有一个可沿导轨上下滑动的浮子，在立柱上位于各导轨之上的部位安装工作平台，在工作平台的底部设置与浮子数量相同、位置相对的导向杆，在各浮子上正对其对应导向杆处开设导向孔，导向杆穿过对应导向孔使浮子可沿导向杆上下滑动，在每一个浮子的顶部均对应有一套液压传动机构，此外每一个浮子还在工作平台上对应有一部液压马达，液压传动机构内液压缸的活塞杆固定连接至与其对应浮子的顶部，活塞杆在液压缸内的部分将液压缸分为上下两部分，液压缸的下部通过第一单向出流阀与其对应浮子在工作平台上所对应液压马达的液压油输入端相通，液压马达的液压油排出端则通过第一单向入流阀与液压缸的上部相通，液压缸的上部通过第二单向出流阀与液压马达的液压油输入端相通，液压马达的液压油排出端则通过第二单向入流阀与液压缸的下部相通，各液压马达的动力输出端则分别与一部发电机的动力输入端传动连接，而各发电机发出的电则分别通过一个电力控制系统并入外部电网。进一步的，各导轨的长度相等，且在立柱上的高度保持一致。进一步的，在各浮子上与导轨相对处均安装有可在导轨内滚动的滚轮。进一步的，所述浮子的厚度从中间到两端逐渐减小。进一步的，所述的浮子为空心浮子，并且在浮子的表面涂防腐漆。进一步的，所述浮子的数量为六个（具体布置数量可依实际海况增减），各浮子沿立柱周向等间隔分布，在必要时可将各浮子组合连接成一个整体。进一步的，所述的导向杆为一长方体杆。进一步的，所述导向孔位于浮子的中心，是由四个嵌入浮子内的支撑架两两相对所围成的方形孔，活塞杆固定连接至与其所对应浮子的支撑架顶部。进一步的，在各支撑架上与导向杆相对处均安装有可沿导向杆表面滚动的导向轮。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，各浮子漂浮在海面上并可在波浪的带动下分别独立沿其所在的立柱导轨上下滑动，在上滑过程中带动液压缸内的活塞杆上移，使液压缸上部的液压油经第二单向出流阀流入液压马达做功后经第二单向入流阀流回液压缸下部，在下滑过程中带动液压缸内的活塞杆下移，使液压缸下部的液压油经第一单向出流阀流入液压马达做功后经第一单向入流阀流回液压缸上部，液压马达做功即可驱动与之相连接的发电机发电，各发电机发出的电分别通过一个电力控制系统稳压后并入外部电网。本专利技术的有益效果是：本专利技术所公开的发电装置，将振荡浮子波浪能发电装置与海上风机相结合，解决了单一波浪能发电装置成本较高且在极端海况下易受损的技术问题，同时转换波浪能与风能，可以共用一套桩柱及输电设施，减少了占用空间，节约了施工成本，提高了能源的利用率和转换率，经济效益好，可起到多能互补的作用，对波浪能发电装置的商业化推广具有重要意义。本专利技术所公开的发电装置，采用分体式浮子结构，每个浮子均对应有一套液压传动机构、一部液压马达、一部发电机和一个电力控制系统，各浮子独立运行发电，相对于现有的一体式浮子，各浮子可以根据实际海况分别独立沿其所在的立柱导轨上下滑动，对不同海况和波向的适应性强，对波浪能的捕获率更高，也更适合远海长周期波，对风机立柱的荷载较小，改善了发电装置的抗扭性能。在浮子上开设导向孔，固定在工作平台底部的导向杆穿过导向孔使浮子可沿导向杆上下滑动，从而限制了浮子在水平方向的运动，避免浮子在水平方向发生倾覆振荡，并减小了导轨处的受力，有利于波浪能的转换和收集。本专利技术所公开的发电装置，限位销安装在导轨的上下两端，可防止浮子在极端海况下出现过大的相对位移。在各浮子上与导轨相对处均安装有可在导轨内滚动的滚轮，在对浮子起到限位固定和支撑作用的同时，可减小其沿导轨上下滑动时所受的阻力。浮子的厚度从中间到两端逐渐减小，中间厚有利于收集更多的波浪能，两端薄一方面节省材料，另外可在两端形成尖角，利于浮子穿过海面出水和入水，减小波浪载荷对发电装置的作用。本专利技术所公开的发电装置，空心浮子可根据海况填充配重，在浮子表面涂防腐漆，防止浮子被海水腐蚀。在冰期时可通过导轨限位销锁定连接结构将各浮子组合连接成一个整体，利用浮子两头尖的特点，兼做风机立柱防冰锥，对风机立柱起到保护作用。本专利技术所公开的发电方法，利用海风与海浪具有天然相关性的特点（在风能丰富的水域，波浪能资源存储量也极为可观），将海上风机与波浪能发电装置进行科学集成，使二者共享桩柱及输电设施，不仅可以有效地降低单位发电成本，而且可以提高海洋可再生能源的利用效率，获得较高的能源生产密度。实现以大带小，利用成熟的海上风电优势产业资源带动波浪能发展，实现海上风能与波浪能的高效稳定输出。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所公开发电装置中浮子部分的结构示意图；图3是本专利技术实施例1所公开发电装置中浮子部分与其它部件之间的连接关系示意图；图4是图3中A部分的局部放大示意图；图5是本专利技术实施例1所公开发电装置中液压传动机构的内部组成示意图。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1-5所示，本实施例公开了一种基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置，包括固定于海床上的桩柱，海上风机的立柱1固定安装于上述桩柱的顶部，在立柱上沿竖向间隔布置两条以上彼此平行的导轨3，各导轨均是部分位于海面以上、部分没于海面以下，在各导轨的两端均安装有限位销4，此外还在每条导轨上各安装有一个可沿导轨上下滑动的浮子2，在立柱上位于各导轨之上的部位安装工作平台7，在工作平台的底部设置与浮子数量相同、位置相对的导向杆12，在各浮子上正对其对应导向杆处开设导向孔9，导向杆穿过对应导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置，包括固定于海床上的桩柱，海上风机的立柱固定安装于上述桩柱的顶部，其特征在于：在立柱上沿竖向间隔布置两条以上彼此平行的导轨，各导轨均是部分位于海面以上、部分没于海面以下，在各导轨的两端均安装有限位销，此外还在每条导轨上各安装有一个可沿导轨上下滑动的浮子，在立柱上位于各导轨之上的部位安装工作平台，在工作平台的底部设置与浮子数量相同、位置相对的导向杆，在各浮子上正对其对应导向杆处开设导向孔，导向杆穿过对应导向孔使浮子可沿导向杆上下滑动，在每一个浮子的顶部均对应有一套液压传动机构，此外每一个浮子还在工作平台上对应有一部液压马达，液压传动机构内液压缸的活塞杆固定连接至与其对应浮子的顶部，活塞杆在液压缸内的部分将液压缸分为上下两部分，液压缸的下部通过第一单向出流阀与其对应浮子在工作平台上所对应液压马达的液压油输入端相通，液压马达的液压油排出端则通过第一单向入流阀与液压缸的上部相通，液压缸的上部通过第二单向出流阀与液压马达的液压油输入端相通，液压马达的液压油排出端则通过第二单向入流阀与液压缸的下部相通，各液压马达的动力输出端则分别与一部发电机的动力输入端传动连接，而各发电机发出的电则分别通过一个电力控制系统并入外部电网。...

【技术特征摘要】
1.一种基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置，包括固定于海床上的桩柱，海上风机的立柱固定安装于上述桩柱的顶部，其特征在于：在立柱上沿竖向间隔布置两条以上彼此平行的导轨，各导轨均是部分位于海面以上、部分没于海面以下，在各导轨的两端均安装有限位销，此外还在每条导轨上各安装有一个可沿导轨上下滑动的浮子，在立柱上位于各导轨之上的部位安装工作平台，在工作平台的底部设置与浮子数量相同、位置相对的导向杆，在各浮子上正对其对应导向杆处开设导向孔，导向杆穿过对应导向孔使浮子可沿导向杆上下滑动，在每一个浮子的顶部均对应有一套液压传动机构，此外每一个浮子还在工作平台上对应有一部液压马达，液压传动机构内液压缸的活塞杆固定连接至与其对应浮子的顶部，活塞杆在液压缸内的部分将液压缸分为上下两部分，液压缸的下部通过第一单向出流阀与其对应浮子在工作平台上所对应液压马达的液压油输入端相通，液压马达的液压油排出端则通过第一单向入流阀与液压缸的上部相通，液压缸的上部通过第二单向出流阀与液压马达的液压油输入端相通，液压马达的液压油排出端则通过第二单向入流阀与液压缸的下部相通，各液压马达的动力输出端则分别与一部发电机的动力输入端传动连接，而各发电机发出的电则分别通过一个电力控制系统并入外部电网。2.根据权利要求1所述基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置，其特征在于：各导轨的长度相等，且在立柱上的高度保持一致。3.根据权利要求1所述基于海上风机单桩平台的风能波浪能综合发电装置，其特征在于：在各浮子上与导轨相对处均安装有可在导轨内滚动的滚轮。4.根据权利要求1所...

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