一种基于浮式平台的风能-波浪能发电装置及其工作方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于浮式平台的风能‑波浪能发电装置，包括：风力发电组件、浮式平台、波浪能发电组件；风力发电组件设置于浮式平台的平台上；浮式平台的周圈均匀设置数个波浪能发电组件；波浪能发电组件可以根据波浪起伏高度调节高度；浮子中有摆重式发电机构，通过浮子的随波浪的起伏摆动带动摆重做圆周运动进行发电。本发明专利技术在不同波浪起伏大小时，可以通过调节移动板的位置，来调整浮子可上下浮动的空间，增加浮子的浮动幅度；本发明专利技术在浮子中增加了一套发电机构，并通过可以异向输入同向输出的齿轮组来实现无论摆重正转还是逆转都能让发电机转动，保证了持续发电。

【技术实现步骤摘要】
一种基于浮式平台的风能-波浪能发电装置及其工作方法
本专利技术涉及发电装置
，具体涉及一种基于浮式平台的风能-波浪能发电装置及其工作方法。
技术介绍
近年来，风能、波浪能发电和潮汐能发电已逐渐成为新能源发电的热点方向。随着近海区域风电资源的开发逐渐饱和以及人们对近海环境的保护呼吁日益强烈，海上风力发电和波浪能发电走向深海领域将是必然趋势。风能发电已具备成熟的技术支撑，而波浪能发电处于发展的起步阶段，因此在深海领域利用浮式平台来实现风能和波浪能一体式发电将成为新的技术话题。深海的环境与近海大不相同，深海的环境更加复杂，以浮式为基础的发电平台已成为主流，但如何让浮式平台更加稳定的漂浮在海面上以及实现高效的发电仍然是难以解决的问题。波浪能发电由于其成本高昂，发电装置转换效率低，发展速度较为缓慢。中国专利文献CN112302877A公开了一种海上风电和波浪能联合发电系统，实现发电风机平台和振荡式浮子联合发电，但浮子发电系统是利用波浪压缩气室内气体发电，其工作效率不高。中国专利文献CN112283010A公开了一种可扩展型多自由度波浪能发电装置，采用多个运动单元并用连接臂连接在一起，能够在多个自由度上采集波浪能，但该专利技术装置仅利用液压能发电，发电效果好坏受限于液压杆的长度以及运动幅度的大小。中国专利文献CN110145431A公开了一种多自由度筏式波浪能发电装置及发电方法，利用两个工作箱在海面上产生的相对位移，通过换向齿轮组实现发电机的发电，但此装置在恶劣的海况中易发生损坏，结构较为脆弱。在风力发电中风能转化为电能时，受到风机捕获风能的效率最多达到40％，机械传动损耗以及传输中电能的损耗，因此单独的风力发电装置具有发电效率不高以及不稳定的劣势，将风力发电和波浪能发电有效的结合起来，并借助可升降的浮式平台的稳定性，利用多自由的波浪能发电装置实现波浪多角度的发电，从而发电装置的发电效率得到显著提升。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于浮式平台的风能-波浪能发电装置及其工作方法，以解决现有技术中不能同时实现风能和波浪能发电，在深海环境下输出不稳定性和可持续性低的问题。本专利技术提供了一种基于浮式平台的风能-波浪能发电装置，包括：风力发电组件、浮式平台、波浪能发电组件；所述风力发电组件设置于所述浮式平台的平台上；所述浮式平台的周圈均匀设置数个所述波浪能发电组件；所述波浪能发电组件包括：第一液压杆、连接板、连接杆、浮子、移动板、移动板驱动机构、液压发电机组；所述浮式平台设置所述波浪能发电组件处的外壁上沿轴向开设有凹槽；所述移动板驱动机构设置于所述浮式平台内；所述移动板嵌入所述浮式平台上的所述凹槽内，受所述移动板驱动机构的驱动在所述凹槽内沿轴向运动；所述连接板沿所述浮式平台的径向水平设置，一端与所述移动板铰接，另一端与所述连接杆一端通过万向轴连接，所述连接板以铰接点为轴沿垂直方向运动；所述第一液压杆一端铰接于所述浮式平台外壁上所述凹槽的上部，另一端铰接于所述连接板上，所述第一液压杆与所述液压发电机组连接；所述连接杆另一端通过万向轴与所述浮子连接；所述浮子包括：浮子壳体、摆重、圆形轨道、底板、齿轮组、发电机组；所述圆形轨道水平固定于所述浮子壳体内壁的周圈；所述底板水平固定于所述浮子壳体内；所述齿轮组设置于所述圆形轨道和所述底板之间的空间内；所述发电机组设置于所述底板与所述浮子壳体底部之间的空间内；所述齿轮组的输入轴与所述浮子壳体同轴；所述摆重的连接端与所述齿轮组的输入轴连接，摆头在所述圆形轨道上运动；所述齿轮组的输出轴与所述发电机组的输入轴连接；所述齿轮组为双向输入单向输出的齿轮组。进一步地，所述浮子还包括一对鳍翼；一对所述鳍翼设置于所述浮子壳体外壁的两侧。进一步地，一对所述鳍翼在所述浮子壳体外壁上的固定存在高度落差。进一步地，所述浮子还包括方向舵；所述方向舵设置于所述浮子壳体外壁上，与一对所述鳍翼的对称轴同轴。进一步地，所述鳍翼的迎浪侧高度高于所述鳍翼的背浪侧，或所述鳍翼的迎浪侧高度低于所述鳍翼的背浪侧。进一步地，所述齿轮组包括：第一单向棘轮、第二单向棘轮、第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第一传动轴、第二传动轴；第一单向棘轮与第二单向棘轮之间为异向单向棘轮；所述第一传动轴的一端为所述齿轮组的输入轴，与所述摆重的连接端连接；所述第一传动轴上套接所述第一单向棘轮、第二单向棘轮，所述第一传动轴均与两个单向棘轮的内圈齿轮传动连接；所述第二传动轴上套接所述第二齿轮、第三齿轮，所述第二传动轴与所述第二齿轮、第三齿轮传动连接；所述第一单向棘轮与所述第一齿轮啮合；所述第一齿轮与所述第二齿轮啮合；所述第二单向棘轮的外圈齿轮与所述第三齿轮啮合；所述第二单向棘轮的外圈齿轮作为所述齿轮组的输出端与所述发电机组连接。进一步地，所述第二传动轴也作为所述齿轮组的输出轴与所述发电机组连接。进一步地，所述波浪能发电组件还包括：第二液压杆；所述连接板通过所述万向轴与所述移动板连接；所述第二液压杆的一端铰接于所述连接板所在平面内的所述浮式平台的外壁上，另一端铰接于所述连接板上，所述第二液压杆与所述液压发电机组连接。本专利技术还提供了上述基于浮式平台的风能-波浪能发电装置的工作方法，包括：基于浮式平台的风能-波浪能发电装置通过浮式平台浮在海面上，通过风力发电组件进行风力发电，通过波浪能发电组件进行波浪能发电；波浪能发电组件进行波浪能发电的具体工作方法如下：波浪带动浮子上下浮动，浮子带动连接板以与移动板连接处为支撑点上下左右运动，连接板带动第一液压杆、第二液压杆伸缩通过液压发电机组发电；波浪带动浮子摆动，摆重受浮子的摆动和惯性作用在圆形轨道上做圆周运动，带动第一传动轴转动，第一传动轴通过可双向输入单向输出的齿轮组将摆重的圆周运动传输至发电机组进行发电。进一步地，当波浪起伏较小时，移动板驱动机构驱动移动板沿凹槽向上运动直至最高点；当波浪起伏较大时，移动板驱动机构驱动移动板沿凹槽向下运动直至最低点。本专利技术的有益效果：本专利技术将连接板与可以在浮式平台外壁上上下运动的移动板连接，在不同波浪起伏大小时，可以通过调节移动板的位置，来调整浮子可上下浮动的空间，增加浮子的浮动幅度。本专利技术在浮子中增加了一套发电机构，通过浮子的在波浪中的摆动来带动摆重做圆周运动，通过摆重的圆周运动来带动齿轮组的转动轴转动来发电，并通过可以异向输入同向输出的齿轮组来实现无论摆重正转还是逆转都能让发电机转动，保证了持续发电。本专利技术在浮子壳体上增加鳍翼，可以增加浮子在波浪中的摆动幅度，来增加摆重的推动力，时摆重持续运动。设置不同高度的鳍翼，可以使浮子以一个摆动方向进行摆动，保证摆重的运动方向不变。鳍翼具有一定的仰角、倾角可以进一步增加浮子的摆动幅度。设置方向舵可以时浮子的鳍翼一直处于迎浪状态，时浮子处于更好的摆动状态。本专利技术采用两个相互异向的单齿棘轮配合其他齿轮，实现可以异向输入同向输出的齿轮组，避免了摆重运动方向与发电机输入轴转向不同时无法发电的情况。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于浮式平台的风能-波浪能发电装置，其特征在于，包括：风力发电组件、浮式平台、波浪能发电组件；所述风力发电组件设置于所述浮式平台的平台上；所述浮式平台的周圈均匀设置数个所述波浪能发电组件；/n所述波浪能发电组件包括：第一液压杆、连接板、连接杆、浮子、移动板、移动板驱动机构、液压发电机组；所述浮式平台设置所述波浪能发电组件处的外壁上沿轴向开设有凹槽；所述移动板驱动机构设置于所述浮式平台内；所述移动板嵌入所述浮式平台上的所述凹槽内，受所述移动板驱动机构的驱动在所述凹槽内沿轴向运动；所述连接板沿所述浮式平台的径向水平设置，一端与所述移动板铰接，另一端与所述连接杆一端通过万向轴连接，所述连接板以铰接点为轴沿垂直方向运动；所述第一液压杆一端铰接于所述浮式平台外壁上所述凹槽的上部，另一端铰接于所述连接板上，所述第一液压杆与所述液压发电机组连接；所述连接杆另一端通过万向轴与所述浮子连接；/n所述浮子包括：浮子壳体、摆重、圆形轨道、底板、齿轮组、发电机组；所述圆形轨道水平固定于所述浮子壳体内壁的周圈；所述底板水平固定于所述浮子壳体内；所述齿轮组设置于所述圆形轨道和所述底板之间的空间内；所述发电机组设置于所述底板与所述浮子壳体底部之间的空间内；所述齿轮组的输入轴与所述浮子壳体同轴；所述摆重的连接端与所述齿轮组的输入轴连接，摆头在所述圆形轨道上运动；所述齿轮组的输出轴与所述发电机组的输入轴连接；所述齿轮组为双向输入单向输出的齿轮组。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于浮式平台的风能-波浪能发电装置，其特征在于，包括：风力发电组件、浮式平台、波浪能发电组件；所述风力发电组件设置于所述浮式平台的平台上；所述浮式平台的周圈均匀设置数个所述波浪能发电组件；
所述波浪能发电组件包括：第一液压杆、连接板、连接杆、浮子、移动板、移动板驱动机构、液压发电机组；所述浮式平台设置所述波浪能发电组件处的外壁上沿轴向开设有凹槽；所述移动板驱动机构设置于所述浮式平台内；所述移动板嵌入所述浮式平台上的所述凹槽内，受所述移动板驱动机构的驱动在所述凹槽内沿轴向运动；所述连接板沿所述浮式平台的径向水平设置，一端与所述移动板铰接，另一端与所述连接杆一端通过万向轴连接，所述连接板以铰接点为轴沿垂直方向运动；所述第一液压杆一端铰接于所述浮式平台外壁上所述凹槽的上部，另一端铰接于所述连接板上，所述第一液压杆与所述液压发电机组连接；所述连接杆另一端通过万向轴与所述浮子连接；
所述浮子包括：浮子壳体、摆重、圆形轨道、底板、齿轮组、发电机组；所述圆形轨道水平固定于所述浮子壳体内壁的周圈；所述底板水平固定于所述浮子壳体内；所述齿轮组设置于所述圆形轨道和所述底板之间的空间内；所述发电机组设置于所述底板与所述浮子壳体底部之间的空间内；所述齿轮组的输入轴与所述浮子壳体同轴；所述摆重的连接端与所述齿轮组的输入轴连接，摆头在所述圆形轨道上运动；所述齿轮组的输出轴与所述发电机组的输入轴连接；所述齿轮组为双向输入单向输出的齿轮组。


2.如权利要求1所述的基于浮式平台的风能-波浪能发电装置，其特征在于，所述浮子还包括一对鳍翼；一对所述鳍翼设置于所述浮子壳体外壁的两侧。


3.如权利要求2所述的基于浮式平台的风能-波浪能发电装置，其特征在于，一对所述鳍翼在所述浮子壳体外壁上的固定存在高度落差。


4.如权利要求2或3所述的基于浮式平台的风能-波浪能发电装置，其特征在于，所述鳍翼的迎浪侧高度高于所述鳍翼的背浪侧，或所述鳍翼的迎浪侧高度低于所述鳍翼的背浪侧。


5.如权利要求2所述的基于浮式平台的风能-波浪能发电装置，其特征在于，所述浮子还包括方向舵；所述方向舵设置于所述浮子壳体外壁上，与一对所述鳍翼的对称轴同轴。


6.如权利要求1所述的基于浮式平台的风能-...

【专利技术属性】
技术研发人员：李冬琴，宣威，吕峰，刘家昊，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32