本发明专利技术涉及一种基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能‑波浪能集成发电平台，半潜式浮式平台包括三根呈三角形分布的立柱以及用于将三根立柱连接成一个整体的连接结构；振荡浮子式波浪能转换装置包括PTO系统、连接滑杆和浮子，PTO系统设置于三根立柱之间，通过支撑杆与立柱的上浮筒连接，以固定PTO系统使其与半潜式浮式平台形成整体，浮子位于PTO系统下方，通过连接滑杆与PTO系统相连；风力发电系统安装于半潜式浮式平台其中一根立柱上。本发明专利技术利用平台三根立柱对于中心水域产生的聚波效应，提高振荡浮子式波浪能发电装置发电效率，并将易被海水腐蚀的大部分机械结构布置在水面以上，一方面有效解决PTO装置的腐蚀问题，另一方面也便于服役期间的维修。
【技术实现步骤摘要】
一种基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台
本专利技术涉及海洋能利用
，具体涉及一种风能-波浪能集成发电平台。
技术介绍
风能和波浪能是最具规模化发展前景的两种海洋能源。近年来，近海风能资源开发日趋饱和，在沿海可供海上风能和波浪能开发的海域慢慢减少。与近海水域相比，深远海水域的风能资源更为丰富、稳定，依托浮式风机技术的深海风能资源开发已成为全球海洋可再生能源的发展趋势。同时，风能资源丰富的海域也具有较为丰富的波浪能资源，而波浪能发电技术尚处于研发示范阶段，依托较为成熟的海上风机技术的风能-波能集成开发技术吸引了国内外学者的广泛兴趣。现有技术中，海上风机的基础形式分为固定式和浮式。固定式基础包括：单桩式、多桩式、重力式、高桩承台式、导管架式等。浮式基础包括Spar式、张力腿式、半潜式、驳船式等。随着海上风电技术的成熟，海上风电场逐渐由近海走向深海，其基础形式也随着水深的改变由固定式基础向浮式基础转变。其中，半潜式浮式平台具有稳定性好、适用水深范围广和建造运输方便等优点，成为未来海上浮式风电场的主流基础形式。现有技术中，波浪能发电装置主要包括：振荡浮子式、振荡水柱式、摆式等。其中振荡浮子式具有轴对称、结构简单等特点，受到广泛研究。目前的波浪能发电装置能量转换效率低，安装成本高，其中对于装置系泊的安装成本占了相对大的比重，同时装置的生命周期都不长，且在运营期间的维护比较困难。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的波浪能发电装置发电量较低、单独系泊成本高、难以维修等问题，提供一种基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台，其振荡浮子式波浪能发电装置布置于半潜式浮式风机平台中心，并将波浪能发电装置的PTO(POWER-TAKE-OFF)系统设置在水面上方，通过支撑杆与平台立柱相连，PTO系统下方通过连接滑杆与浮子连接；同时，本专利技术利用平台三根立柱对于中心水域产生的聚波效应，实现提高振荡浮子式波浪能发电装置发电效率的目的，并将易被海水腐蚀的大部分机械结构布置在水面以上，一方面有效解决PTO装置的腐蚀问题，另一方面也便于服役期间的维修。本专利技术为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：一种基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台，包括半潜式浮式平台、振荡浮子式波浪能转换装置、风力发电系统，所述半潜式浮式平台包括三根呈三角形分布的立柱以及用于将三根立柱连接成一个整体的连接结构，所述立柱包括上浮筒和下浮筒，下浮筒的筒径大于上浮筒，所述上浮筒和下浮筒相互连通形成一个整体以提供平台的浮力；所述振荡浮子式波浪能转换装置包括PTO系统、连接滑杆和浮子，所述PTO系统设置于三根立柱之间，通过支撑杆与所述立柱的上浮筒连接，以固定PTO系统使其与所述半潜式浮式平台形成整体，所述浮子位于PTO系统下方，通过所述连接滑杆与所述PTO系统相连；所述风力发电系统安装于所述半潜式浮式平台其中一根立柱上。上述方案中，所述三根立柱呈等边三角形布置，所述PTO系统设置于三根立柱所围成的等边三角形中心。上述方案中，所述半潜式浮式平台的连接结构包括上横撑、下横撑和斜撑，相邻两根立柱的上筒体之间通过所述上横撑进行连接、下筒体之间通过所述下横撑进行连接，另通过所述斜撑进行加固。上述方案中，所述PTO系统包括液压缸、活塞、液压管线、调节阀、低压储能器、高压储能器、液压马达和发电机，所述活塞将液压缸分为上下两个腔室，活塞下端通过所述连接滑杆与所述浮子刚性连接，液压缸的上下两个腔室分别通过一根液压管线连接至所述调节阀，然后分出两根液压管线分别接入低压储能器和高压储能器，所述高压储能器与低压储能器之间通过所述液压马达连接，液压马达与所述发电机连接。上述方案中，所述调节阀使流出调节阀的液体单向流通，只能使液体流入高压储能器，低压储能器里的液体流入调节阀。上述方案中，所述液压缸的上下两端各设置一个圆环形橡胶护垫，以防止所述活塞运动幅度过大而与液压缸发生碰撞。上述方案中，所述PTO系统位于水面上方。上述方案中，所述风力发电系统为MW级变速变桨海上风力发电机，包括风机塔筒、风力发电机组、风机叶片和配套电力传输系统，所述风机塔筒立于所述半潜式浮式平台其中一根立柱上方，风力发电机组和风机叶片安装于风机塔筒顶端。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术的风能-波浪能集成发电平台分别通过风力发电机和水面处的波浪能发电装置将风能和波浪能转变为电能，并共同利用半潜式浮式风机平台结构和配套电力传输系统，装置结构简单，施工便利，易于实现，适用范围广。2、本专利技术的半潜式浮式平台的主体结构为三根呈三角形分布的立柱，PTO系统设置于三角形中心，并与立柱焊接组成一个整体。相比于传统的振荡浮子式波浪能发电装置设置在开阔的海域，本专利技术利用三立柱对其中心水域的聚波效应，使浮子运动性能得到提升；同时利用了浮子与平台之间相对运动所产生的动能，在一定海域浮子与半潜式浮式平台的运动响应存在相位差，两者间的相对运动响应大于单个浮子自由振荡时的运动响应，有效的提高了波浪能发电装置的发电量。3、本专利技术将振荡浮子式波浪能发电装置集成于半潜式浮式风机平台上，依托半潜式浮式平台的系泊系统而使发电装置的PTO系统稳定在设计的海域之上。相比于传统的振荡浮子式波浪能发电装置主要通过系泊线将PTO系统系泊于水面以下，或通过桩基平台固定在海底，本专利技术免去了对于发电装置的系泊系统，降低了安装成本。4、传统的振荡浮子式波浪能发电装置大都将PTO系统设置在水面以中，海水对其腐蚀作用大，且装置发生故障时水下维修难度大。本专利技术将振荡浮子式波浪能发电装置的PTO系统设置于水面之上，减少了海上对其结构的腐蚀作用，同时便于服役期间的维修。5、本专利技术有效地提高了海洋能的综合利用效率，降低了波浪能转换装置的发电成本，同时便于装置整个服役期间的维护与保养，对于推动其大规模的商业化发展具有重要作用。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1是本专利技术风能-波浪能集成发电平台的整体结构图；图2是图1的正视图；图3是图1的侧视图；图4是本专利技术振荡浮子式波浪能转换装置的结构示意图；图5是本专利技术实施例中本专利技术组合装置与单个浮子垂荡运动的位移对比图；图6是本专利技术实施例中本专利技术组合装置与单个浮子垂荡运动的速度对比图；图7是本专利技术实施例中本专利技术组合装置与单个浮子发电功率对比图。图中：10、半潜式浮式平台；11、立柱；111、上浮筒；112、下浮筒；12、上横撑；13、下横撑；14、斜撑；20、振荡浮子式波浪能转换装置；21、PTO系统；211、液压缸；212、活塞；213、橡胶护垫；214、液压管线；215、调节阀；216、低压储能器；217、高压储能器；218、液压马达；219、发电机；22、连接滑杆；23、浮子；30、风力发电系统；31本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台，包括半潜式浮式平台、振荡浮子式波浪能转换装置、风力发电系统，其特征在于，/n所述半潜式浮式平台包括三根呈三角形分布的立柱以及用于将三根立柱连接成一个整体的连接结构，所述立柱包括上浮筒和下浮筒，下浮筒的筒径大于上浮筒，所述上浮筒和下浮筒相互连通形成一个整体以提供平台的浮力；/n所述振荡浮子式波浪能转换装置包括PTO系统、连接滑杆和浮子，所述PTO系统设置于三根立柱之间，通过支撑杆与所述立柱的上浮筒连接，以固定PTO系统使其与所述半潜式浮式平台形成整体，所述浮子位于PTO系统下方，通过所述连接滑杆与所述PTO系统相连；/n所述风力发电系统安装于所述半潜式浮式平台其中一根立柱上。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台，包括半潜式浮式平台、振荡浮子式波浪能转换装置、风力发电系统，其特征在于，
所述半潜式浮式平台包括三根呈三角形分布的立柱以及用于将三根立柱连接成一个整体的连接结构，所述立柱包括上浮筒和下浮筒，下浮筒的筒径大于上浮筒，所述上浮筒和下浮筒相互连通形成一个整体以提供平台的浮力；
所述振荡浮子式波浪能转换装置包括PTO系统、连接滑杆和浮子，所述PTO系统设置于三根立柱之间，通过支撑杆与所述立柱的上浮筒连接，以固定PTO系统使其与所述半潜式浮式平台形成整体，所述浮子位于PTO系统下方，通过所述连接滑杆与所述PTO系统相连；
所述风力发电系统安装于所述半潜式浮式平台其中一根立柱上。
2.根据权利要求1所述的基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台，其特征在于，所述三根立柱呈等边三角形布置，所述PTO系统设置于三根立柱所围成的等边三角形中心。
3.根据权利要求1所述的基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台，其特征在于，所述半潜式浮式平台的连接结构包括上横撑、下横撑和斜撑，相邻两根立柱的上筒体之间通过所述上横撑进行连接、下筒体之间通过所述下横撑进行连接，另通过所述斜撑进行加固。
4.根据权利要求1所述的基于半潜式浮式风机和振荡浮子的风能-波浪能集成发电平台，其特征在于...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明胜，肖盼盼，王壬，刘瀚昱，朱凌，苑桂博，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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