基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置、方法及波浪能采集与传输系统制造方法及图纸

基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置、方法及波浪能采集与传输系统，属于可再生能源利用领域，用于解决多能互补利用海洋可再生能源的问题，要点是导管架支撑基础的部分架体位于海面以下并固定在海床，架体顶端部安装风力发电机，位于海面以上的架体，其安装波浪能发电装置，且其安装高度使波浪能发电装置的收集波浪能的结构能位于海面区域，且风力发电机及波浪能发电装置的电能输出连接同一电网，效果是将风力发电机与波浪能发电装置集成，从而使得两种发电方式能够互补使用。

Wind wave complementary energy integration device, method and wave energy acquisition and transmission system based on fixed jacket Foundation

【技术实现步骤摘要】
基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置、方法及波浪能采集与传输系统
本专利技术属于可再生能源利用领域，涉及一种风能-波浪能为一体的风浪互补能源集成装置，特别是一种通过固定式导管架结构为基础将风能和波浪能相结合的可再生能源发电系统。
技术介绍
当今化石能源急剧短缺，环境污染、气候变化等问题愈加严重。为解决上述问题，各国政府积极推进可再生能源技术的发展。我国幅员辽阔，西部地区以及沿海地区风能资源储备居于全球前列，大力开发风电资源已成为解决我国能源短缺以及环境污染等问题的重要途径。与陆上风能相比，海上风能具有更加丰富的风资源而且风品质较好，不受地形影响，是未来中国风电发展的主要方向，也符合我国发展能源节约型和环境友好型社会的战略需求。风浪具有天然的相关性，在风能丰富的地区通常蕴藏丰富的波浪能。然而由于波浪能发电装置能量转化率低，发电成本较高，可靠度相对较低，在一定程度上限制了其商业化发展。目前，风能开发的技术相对较为成熟。在中等水深海域，导管架式风机支撑结构因其具有刚度大，安装方便，经济性较好等优势，逐渐成为海上风电开发的最佳选择。虽然周期性波浪产生的电能不稳定、不连续,但在海风的作用下波浪会由随机的湍流变成有规律的脉冲流，这为实现风能-波浪能的综合利用提供了可能。多能互补是综合利用海洋可再生能源的有效途径。将海上风力发电和波浪能发电相结合，共用支撑结构和输电系统，可以有效地提高资源的利用率，提高发电效率，从而提高海洋可再生能源发电系统的经济性、降低成本，推动其商业化发展。
技术实现思路
为了解决多能互补利用海洋可再生能源的问题，本专利技术提出如下技术方案：基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，包括导管架支撑基础、风力发电机、波浪能发电装置，导管架支撑基础的部分架体位于海平面以下并固定在海床，架体顶端部安装风力发电机，位于海面以上的架体，其安装波浪能发电装置，且其安装高度使波浪能发电装置的收集波浪能的结构能位于海面区域，且风力发电机及波浪能发电装置的电能输出连接同一电网。本专利技术还涉及一种波浪能采集与传输系统，包括可动浮子、传导杆、齿条，可动浮子漂浮于海面，且在垂向与传导杆的一端连接，所述的传导杆贯穿支撑平台的套筒孔，并被套筒孔限位以随动可动浮子垂向运动，传导杆的另一端在垂向连接具有双面啮合齿的齿条，齿条的每一面的啮合齿具有与其啮合配合的转动齿轮，包括转动齿轮一与转动齿轮二，转动齿轮一通过传动轴和单向轴承与变向齿轮一相连，转动齿轮二通过传动轴和单向轴承与变向齿轮二相连，且两个单向轴承的自由转动方向相反，传动齿轮与变向齿轮啮合配合。本专利技术还涉及一种基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成方法，使用所述的装置采集风能和波浪能，并将其转化为电能向电网传输。有益效果：基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，通过导管架支撑基础，将风力发电机与波浪能发电装置集成，从而使得两种发电方式能够互补使用，对于海面发电，能够对于发电资源充分利用，且风力发电和波浪发电在空间呈垂向排布，空间利用率高，且适合两种能源的收集。波浪能采集与传输系统，其齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮，两个转动齿轮中仅有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该方向的转动传递给相应的变向齿轮，通过该手段，两个相对的转动齿轮，通过单向轴承的转动方向与其转动方向是否一致，而决定两个转动齿轮一个在波浪向上时进行旋转传递，而另一个在波浪向下时进行旋转传递，实现了通过齿条和齿轮对于波浪能双向的采集，且可以通过一个齿条完成，对于电机转轴能实现同一个方向实施比较连续的转动，波浪能利用率高。附图说明图1是风浪互补能源集成装置的整体结构示意图；图2是风浪互补能源集成装置的局部连接主视图；图3是风浪互补能源集成装置的双齿轮变向器的内部结构图；图4是风浪互补能源集成装置的核心工作原理图；图5是风浪互补能源集成装置的承重板结构连接图。图中：1风机；2塔筒；3波浪能装置；4导管架基础；5可动浮子；6传导杆；7齿条；8转动齿轮；8-1转动齿轮一，8-2转动齿轮二，9双齿轮变向器；10变向齿轮；10-1变向齿轮一；10-2变向齿轮二；11传动齿轮；12发电机；13支撑平台；14套筒孔；15吊索；16支撑板；17单向轴承；18传动轴。具体实施方式实施例1：如图1所示，一种基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，包括导管架支撑基础、风力发电机、波浪能发电装置，导管架支撑基础的部分架体位于海海平面以下并固定在海床，架体顶端部安装风力发电机，位于海面以上的架体，其安装波浪能发电装置，且其安装高度使波浪能发电装置的收集波浪能的结构能位于海面区域，且风力发电机及波浪能发电装置的电能输出连接同一电网。通过导管架支撑基础，将风力发电机与波浪能发电装置集成，从而使得两种发电方式能够互补使用，对于海洋可再生能源发电，能够对于海洋可再生资源充分利用，且风力发电和波浪发电在空间呈垂向排布，空间利用率高，且适合两种能源的收集。作为技术方案的补充，如图1所示，所述的集成装置包括风机1、塔筒2，且由塔筒2支撑风机1，使得其位于海面上方区域，且具有一定高度(所述的一定高度，即满足高于海面，且高度达到风力发电机安装要求)。在该方案中，能够保证风机位于其风能收集较为充分的高度。作为技术方案的补充，如图1所示，所述的波浪能发电装置通过支撑平台13固定安装在导管架支撑基础的架体，且在支撑平台13的至少一侧安装波浪能发电装置。在一种优选方案中，两组波浪能发电装置位于支撑平台相对的两侧，该方案通过支撑平台，将波浪能发电装置能够固定在其波浪能收集较为恰当的位置，方便且能够较为充分的收集能源，该方案中，设置多组波浪能发电装置，能够对于能源较大限度的收集。作为技术方案的补充，如图2-5所，所述的波浪能发电装置，包括可动浮子5、传导杆6、齿条7，可动浮子5漂浮于海面，且在垂向与传导杆6的一端连接，所述的传导杆6贯穿支撑平台13的套筒孔14，并被套筒孔14限位以随动可动浮子5垂向运动，传导杆6的另一端在垂向连接具有双面啮合齿的齿条7，齿条7的每一面的啮合齿具有与其啮合配合的转动齿轮8，包括转动齿轮一8-1与转动齿轮二8-2，转动齿轮一8-1通过传动轴18和单向轴承13与变向齿轮一10-1相连，转动齿轮二8-2通过传动轴18和单向轴承13与变向齿轮二10-2相连，且两个单向轴承13的自由转动方向相反，传动齿轮11位于变向齿轮一10-1与变向齿轮二10-2间，且与两个变向齿轮10啮合配合，且传动齿轮11与发电机12的转轴通过二者间的传动轴相连。在该方案中，齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮，两个转动齿轮中仅有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该方向的转动传递给相应的变向齿轮，通过该手段，两个相对的转动齿轮，通过单向轴承的转动方向与其转动方向是否一致，而决定两个转动齿轮一个在波浪向上时进行旋转传递，而一个在波浪向下时进行旋转传递，实现了通过齿条和齿轮对于波浪能双向的采集，且可以通过一个齿条完成，对于电机转轴能实现同一个方向实施比较连续的转动，波浪能利用率高。作为技术方案的补充，支撑平台13为水平的台面，在其边侧具有朝向海面的竖向折板，竖向折板包括竖向板和位于竖向板下端的横板，在横板开出套筒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，其特征在于：包括导管架支撑基础、风力发电机、波浪能发电装置，导管架支撑基础的部分架体位于海平面以下并固定在海床，架体顶端部安装风力发电机，位于海面以上的架体，其安装波浪能发电装置，且其安装高度使波浪能发电装置的收集波浪能的结构能位于海面区域，且风力发电机及波浪能发电装置的电能输出连接同一电网。

【技术特征摘要】
1.一种基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，其特征在于：包括导管架支撑基础、风力发电机、波浪能发电装置，导管架支撑基础的部分架体位于海平面以下并固定在海床，架体顶端部安装风力发电机，位于海面以上的架体，其安装波浪能发电装置，且其安装高度使波浪能发电装置的收集波浪能的结构能位于海面区域，且风力发电机及波浪能发电装置的电能输出连接同一电网。2.如权利要求1所述的基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，其特征在于：所述的风力发电机包括风机(1)、塔筒(2)，且由塔筒(2)支撑风机(1)，使得其位于海面上方区域，且具有一定高度。3.如权利要求1所述的基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，其特征在于：所述的波浪能发电装置通过支撑平台(13)固定安装在导管架支撑基础的架体，且在支撑平台(13)的至少一侧安装波浪能发电装置。4.如权利要求3所述的基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，其特征在于：所述的波浪能发电装置，包括可动浮子(5)、传导杆(6)、齿条(7)，可动浮子(5)漂浮于海面，且在垂向与传导杆(6)的一端连接，所述的传导杆(6)贯穿支撑平台(13)的套筒孔(14)，并被套筒孔(14)限位以随动可动浮子(5)垂向运动，传导杆(6)的另一端在垂向连接具有双面啮合齿的齿条(7)，齿条(7)的每一面的啮合齿具有与其啮合配合的转动齿轮(8)，包括转动齿轮一(8-1)与转动齿轮二(8-2)，转动齿轮一(8-1)通过传动轴(18)和单向轴承(13)与变向齿轮一(10-1)相连，转动齿轮二(8-2)通过传动轴(18)和单向轴承(13)与变向齿轮二(10-2)相连，且两个单向轴承(13)的自由转动方向相反，传动齿轮(11)位于变向齿轮一(10-1)与变向齿轮二(10-2)间，且与两个变向齿轮(10)啮合配合，且传动齿轮(11)与发电机(12)的转轴通过二者间的传动轴相连。5.如权利要求4所述的基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，其特征在于：支撑平台(13)为水平的台面，在其边侧具有朝向海面的竖向折板，竖向折板包括竖向板和位于竖向板下端的横板，在横板开出套筒孔(14)，传导杆(6)贯穿横板开出的套筒孔(14)，竖板的高度约为传导杆(6)高度的一半，且传导杆(6)、齿条(7)的宽度小于横板宽度。6.如权利要求5所述的基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，其特征在于：架体由四根导管架组成，四根导管架贯穿支撑平台并将支撑平台(13)固定在四根导管架，在平台四角用吊索(15)与导管架支撑基础(4)的四根导管架相连，发电机(12)安装在支撑平台(13)的四根导管架间的位置；主要由...

【专利技术属性】
技术研发人员：施伟，张松浩，张礼贤，宁德志，张崇伟，柴威，叶小嵘，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21