一种海上风电和波浪能联合发电系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术公开的一种海上风电和波浪能联合发电系统及其工作方法，属于海上风电和海洋波浪能发电技术领域。海上发电风机的塔筒与海上浮式平台连接，海上浮式平台通过系泊系统固定；海上浮式平台包括若干浮子，浮子的上部与下部通过镂空结构连接；浮子的上部中空，内部设有波浪能发电系统。充分利用了区域内的风能和波浪能进行发电，适用范围广，结构稳定。波浪能发电系统通过设置单独的气体进出口通道，采用单向阀保证同一时间内每个通道的独立工作，充分利用了进出气流，将气流的往复运动转化为涡轮的单向转动，设备结构简单，成本低。成本低。成本低。

【技术实现步骤摘要】
一种海上风电和波浪能联合发电系统及其工作方法


[0001]本专利技术属于海上风电和海洋波浪能发电
，具体涉及一种海上风电和波浪能联合发电系统及其工作方法。

技术介绍

[0002]目前，我国的海上风电正在快速发展。海上风电场选址要求一定的风速和较强的风力，又因为波浪能的产生本身来自于风力，所以海上风电场同时也是波浪能资源富集的场所。把海上风电的开发同波浪能资源的利用结合在一起，可以有效地扩充海上电厂的发电能力，提高海上电厂的整体经济性。
[0003]海上风电和波浪能发电共有的特点就是风能和波浪能在离岸较远，水深较深处更加集中。但深度过大不利于固定基础风电平台的施工，因此，人们提出了浮式基础的海上风电装置，但是，浮式基础平台容易受海浪影响，稳定性较差。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种海上风电和波浪能联合发电系统及其工作方法，能够综合利用区域内的风能和波浪能进行发电，适用范围广，结构稳定。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]本专利技术公开了一种海上风电和波浪能联合发电系统，包括海上发电风机和海上浮式平台，海上发电风机的塔筒与海上浮式平台连接，海上浮式平台通过系泊系统固定；海上浮式平台包括若干浮子，浮子的上部与下部通过镂空结构连接；浮子的上部中空，内部设有波浪能发电系统；
[0007]波浪能发电系统包括空腔、进气管Ⅰ段、出气管Ⅰ段、涡轮、发电机、涡轮室、进气管Ⅱ段和出气管Ⅱ段；空腔下端开口，与浮子的镂空结构连通；空腔上端设有进出气口，进出气口与进气管Ⅰ段和出气管Ⅰ段连接，进气管Ⅰ段和出气管Ⅰ段与涡轮室的一侧连接，涡轮室的另一侧与进气管Ⅱ段和出气管Ⅱ段连接；进气管Ⅰ段内设有进气单向阀，出气管Ⅱ段内设有出气单向阀，进气管Ⅱ段和出气管Ⅱ段与外部连通；涡轮设在涡轮室内，涡轮与发电机连接，涡轮在往复气流的作用下进行单向转动。
[0008]优选地，涡轮室的内壁为连续曲面。
[0009]优选地，空腔由中部至进出气口体积渐缩。
[0010]进一步优选地，进出气口设在空腔顶部的中心处。
[0011]优选地，进气管Ⅱ段由内向外管径渐扩，出气管Ⅱ段由内向外管径渐缩。
[0012]优选地，进出气口与进气管Ⅰ段和出气管Ⅰ段采用弯管连接。
[0013]优选地，海上浮式平台还包括中央承台和支架，若干浮子围绕中央承台设置，浮子通过支架与中央承台连接，海上发电风机的塔筒与中央承台连接。
[0014]进一步优选地，浮子的数量为3，分布在等边三角形的3个顶点上，支架包括若干根水平支管和若干根斜拉管。
[0015]优选地，浮子为圆柱体。
[0016]本专利技术公开的上述海上风电和波浪能联合发电系统的工作方法，包括：
[0017]海上浮式平台通过系泊系统固定在海面上，海上发电风机利用海上风能进行发电；浮子中的波浪能发电系统利用波浪能进行发电：波浪激发空腔内的水面上下振荡，当水面向上运动时，空腔内的气体受到水面挤压，由进出气口进入出气管Ⅰ段后进入涡轮室带动涡轮转动，涡轮带动发电机转动发电，然后气体经出气单向阀后由出气管Ⅱ段排出；当水面向下运动时，空腔内的气压降低，外部气体在大气压的作用下，由进气管Ⅱ段进入涡轮室带动涡轮转动进而带动发电机转动发电，然后气体经进气单向阀进入进气管Ⅰ段，由进出气口进入空腔；涡轮在往复气流的作用下进行单向转动，波浪能发电系统和海上发电风机进行联合发电。
[0018]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0019]本专利技术公开的一种海上风电和波浪能联合发电系统，将海上风电同波浪能发电装置相结合，共用海上风电平台，提高了装置的整体发电功率，增加了发电量和有效工作小时数。海上风电同波浪能发电装置相结合，可以共用海上风电平台，建造成本小于两种发电装置单独建设所需，降低了建设成本，且便于工作人员进行日常的巡检和维护。与固定基础装置相比，适用范围更广，可以充分利用近远海的海洋风能和波浪能资源。与传统波浪能发电装置相比，振荡水柱式波浪能发电装置结构非常简单，主要设备放置于海面之上，对密封和防腐的要求较低，方便维护；波浪能发电装置虽然总功率较小，但可以满足装置自身的用电需求，降低了后期运维、用电成本。振荡水柱式波浪能发电装置在海浪的作用下做阻尼运动，可以吸收海浪对发电平台的冲击，在同等浪高下，比一般的漂浮式海上风电平台更稳定。
[0020]浮子上部中空，提供波浪能发电系统的布置空间，镂空结构提供波浪进出的通道，下部作为提供浮力的主体，结构稳定。波浪能发电系统设在浮子上部，密封性好，防腐成本低。波浪能发电系统通过设置单独的气体进出口通道，采用单向阀保证同一时间内每个通道的独立工作，充分利用了进出气流，将气流的往复运动转化为涡轮的单向转动，设备结构简单，成本低。
[0021]进一步地，涡轮室的内壁为连续曲面，能够保证气体的连续流动，提高工作效率。
[0022]进一步地，空腔由中部至进出气口体积渐缩，能够提高气体流速，进而提高发电效率。
[0023]更进一步地，进出气口设在空腔顶部的中心处，能够提高气体进出的效率。
[0024]进一步地，进气管Ⅱ段由内向外管径渐扩，出气管Ⅱ段由内向外管径渐缩，能够提高进气和排气的流速，提高系统的效率。
[0025]进一步地，进出气口与进气管Ⅰ段和出气管Ⅰ段采用弯管连接，保证气体的顺畅流动。
[0026]进一步地，海上浮式平台的中央承台通过支架与周围的浮子连接，中央承台用以连接海上发电风机的塔筒，施工简单，结构平衡稳定，重量较轻。
[0027]更进一步地，浮子呈等边三角形分布，结构稳定。
[0028]进一步地，浮子为圆柱体，结构稳定，在水中的稳定性好。
[0029]本专利技术公开的上述海上风电和波浪能联合发电系统的工作方法，充分利用了区域
内的风能和波浪能，自动化程度高，经济性好。
附图说明
[0030]图1为本专利技术的整体结构示意图；
[0031]图2为海上浮式平台的俯视示意图；
[0032]图3为波浪能发电系统的结构示意图；
[0033]图4为本专利技术的工作原理示意图。
[0034]图中：1为海上发电风机，2为海上浮式平台，2-1为浮子，2-2为中央承台，2-3为支架，3为波浪能发电系统，3-1为空腔，3-2为进出气口，3-3为进气管Ⅰ段，3-4为出气管Ⅰ段，3-5为进气单向阀，3-6为出气单向阀，3-7为涡轮，3-8为发电机，3-9为涡轮室，3-10为进气管Ⅱ段，3-11为出气管Ⅱ段，4为系泊系统，5为控制系统。
具体实施方式
[0035]下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述，其内容是对本专利技术的解释而不是限定：
[0036]如图1，为本专利技术的海上风电和波浪能联合发电系统，包括海上发电风机1和海上浮式平台2，海上发电风机1的塔筒与海上浮式平台2连接，海上浮式平台2通过系泊系统4固定；海上浮式平台2包括若干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海上风电和波浪能联合发电系统，其特征在于，包括海上发电风机(1)和海上浮式平台(2)，海上发电风机(1)的塔筒与海上浮式平台(2)连接，海上浮式平台(2)通过系泊系统(4)固定；海上浮式平台(2)包括若干浮子(2-1)，浮子(2-1)的上部与下部通过镂空结构连接；浮子(2-1)的上部中空，内部设有波浪能发电系统(3)；波浪能发电系统(3)包括空腔(3-1)、进气管Ⅰ段(3-3)、出气管Ⅰ段(3-4)、涡轮(3-7)、发电机(3-8)、涡轮室(3-9)、进气管Ⅱ段(3-10)和出气管Ⅱ段(3-11)；空腔(3-1)下端开口，与浮子(2-1)的镂空结构连通；空腔(3-1)上端设有进出气口(3-2)，进出气口(3-2)与进气管Ⅰ段(3-3)和出气管Ⅰ段(3-4)连接，进气管Ⅰ段(3-3)和出气管Ⅰ段(3-4)与涡轮室(3-9)的一侧连接，涡轮室(3-9)的另一侧与进气管Ⅱ段(3-10)和出气管Ⅱ段(3-11)连接；进气管Ⅰ段(3-3)内设有进气单向阀(3-5)，出气管Ⅱ段(3-11)内设有出气单向阀(3-6)，进气管Ⅱ段(3-10)和出气管Ⅱ段(3-11)与外部连通；涡轮(3-7)设在涡轮室(3-9)内，涡轮(3-7)与发电机(3-8)连接，涡轮(3-7)在往复气流的作用下进行单向转动。2.根据权利要求1所述的海上风电和波浪能联合发电系统，其特征在于，涡轮室(3-9)的内壁为连续曲面。3.根据权利要求1所述的海上风电和波浪能联合发电系统，其特征在于，空腔(3-1)由中部至进出气口(3-2)体积渐缩。4.根据权利要求3所述的海上风电和波浪能联合发电系统，其特征在于，进出气口(3-2)设在空腔(3-1)顶部的中心处。5.根据权利要求1所述的海上风电和波浪能联合发电系统，其特征在于，进气管Ⅱ段(3-10)由内向外管径渐扩，出气管Ⅱ段(3-11)由内向外管径渐缩。6.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨剑，田仲伟，郑建涛，王绍民，郑建敏，魏守成，
申请(专利权)人：中国华能集团有限公司福建分公司，
类型：发明
国别省市：