利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标制造技术

一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，它包括水上平台、水下平台、连接件、风力机、太阳能板和水轮发电机组，通过连接件连接水上平台和水下平台，风力机和太阳能板与水上平台安装，水轮发电机组位于水下平台内，水下平台浮于水中支撑水面上部的水上平台，通过风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电能输送至蓄电池舱中的蓄电池储存或直接输送至海洋浮标搭载的各种观测设备。本实用新型专利技术克服了原浮标供电不稳定造成观测容易中断，结构不稳定，容易损坏的问题，具有结构简单，形成互补发电，不间断供电，提高观测设备长期稳定的观测性能，结构强度高，稳定性好，不易损坏的特点。特点。特点。

【技术实现步骤摘要】
利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标


[0001]本技术属于海洋工程
，涉及一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标。

技术介绍

[0002]海洋浮标是一种应用较为广泛的海洋水文气象观测平台，它放置于海面上，通过锚链系统与海底连接。浮标上可搭载各种观测设备，用来对海上各类气象要素(如风速、波浪参数等)进行测量。由于海洋浮标需要长时间放置于海上，特别是对于深远海放置的海洋浮标，其布放周期可达数年，且维护成本高昂，因此，能够长期持续且安全可靠的为各种设备供电是浮标设计时的重要考虑因素。目前，利用浮标周围环境中的太阳能、风能等各种可再生能源进行自给供电的海洋浮标装置成为了人们所重点关注的方向。
[0003]中国专利CN211930540U(石学涛等)提出了一种用于海洋浮标的太阳能供电装置，该供电装置具有自清洁功能，安装便捷，然而由于太阳能发电的间隙性属性，单一的太阳能供电并不能满足浮标长时间观测的需求。
[0004]中国专利CN110329436A(陆海等)提出一种风光互补供电的浮标，该浮标配备有蓄电池用于存储所发电量，一定程度上提高了浮标供能系统的灵活性和稳定性，然而，风力发电和太阳能发电均具有间隙性，如果在风能和太阳能长时间不充足的时间段，或者某些设备损坏的情况下，浮标的供电依然可能会出现一定问题。
[0005]考虑到海洋本身的波浪以及海流中蕴含的着丰富的能量，研究人员专利技术了多种海洋能供电的浮标系统。例如中国专利CN207860395U(梁旭等)、CN108001626A(梁旭等)提出利用波浪能产生的压电效应为浮标进行供电；中国专利CN107288808A(刘云平等)、CN111422308A(王旭等)提出利用波浪推动线圈切割磁感线进行发电，进而为浮标进行供电。然而，以上两类波浪能发电装置在海水中的稳定性较差，结构易于损坏。
[0006]利用海洋中的海流能推动水轮机进行发电也越来越多受到人们的关注，由于海水的密度较大，即使是很小的海流流速，海流能发电装置也能充分利用。此外，相比于风力发电，海流的速度较低，使得海流能发电装置更加不容易损坏。目前，中国专利CN205618293U(王鹏等)、CN107401475A(贯赛虎等)分别提出了利用海流进行发电的装置，但是以上两个专利并不是为浮标所设计的，其结构形式无法应用到海洋浮标上。

技术实现思路

[0007]本技术所要解决的技术问题是提供一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，结构简单，采用连接件连接水上平台和水下平台，风力机和太阳能板与水上平台安装，水轮发电机组位于水下平台内，水下平台浮于水中支撑水面上部的水上平台，风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电能输送至蓄电池舱中的蓄电池储存或直接输送至海洋浮标搭载的各种观测设备，形成互补发电，不间断供电，提高观测设备长期稳定的观测性能，结构强度高，稳定性好，不易损坏。
[0008]为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，它包括水上平台、水下平台、连接件、风力机、太阳能板和水轮发电机组；所述连接件两端分别与水上平台和水下平台连接，水下平台位于水上平台下部，风力机和太阳能板与水上平台连接，水轮发电机组位于水下平台内部；所述水下平台提供浮力支撑水上平台，并对风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电量进行存储和输出。
[0009]所述水上平台为圆形结构的平板，太阳能板与平板上侧面连接，多个风力机均匀分布于太阳能板四周与平板连接。
[0010]所述水下平台包括与圆柱体和圆锥体连接的中空结构，位于腔体内从下向上依次设置第一空间、第二空间和第三空间。
[0011]所述水下平台的第一空间和第二空间内分别设置相互垂直交叉的第一流道和第二流道，两个水轮发电机组的水轮机分别位于第一流道和第二流道内。
[0012]所述水下平台的第一流道和第二流道的孔径从中间向两端逐渐扩大；第一流道和第二流道截面较大的两端设置过滤网。
[0013]所述水下平台的第三空间外设置防撞缓冲圈；水下平台的第一空间下侧设置锚链连接板。
[0014]所述水下平台的第三空间中心设置发电机舱，水轮发电机组的发电机位于发电机舱内。
[0015]所述第三空间的发电机舱外侧设置蓄电池舱，蓄电池舱外侧设置仪器设备舱，位于仪器设备舱外侧设置浮力舱；浮力舱的数量为多个，均为独立舱室，互不联通。
[0016]所述连接件为中空的圆柱体，位于圆柱体四周设置多个倾斜的杆体与水上平台和水下平台连接。
[0017]如上所述的利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标的互补发电供电方法，它包括如下步骤：
[0018]S1，风力发电及存储，风力机吸收风能进行发电，并将电能输送至蓄电池舱中的蓄电池，蓄电池对电能进行储存；
[0019]S2，太阳能发电及存储，太阳能板吸收太阳能进行发电，并将电能输送至蓄电池舱中的蓄电池，蓄电池对电能进行储存；
[0020]S3，海流发电及存储，海流流经水轮发电机组的水轮机推动发电机转动发电，所发电量输送至蓄电池舱中的蓄电池，蓄电池对电能进行储存；
[0021]S4，互补供电，
[0022]S4
‑
1，当蓄电池电量处于饱和状态时，且风力发电、太阳能发电和海流发电皆稳定的情况下，风力发电、太阳能发电、海流发电其中任一发电装置向海洋浮标搭载的各种观测设备直接供电；
[0023]S4
‑
2，当蓄电池电量处于饱和状态时，但风力发电、太阳能发电、海流发电其中一发电装置处于不稳定状态时，其余任一发电装置向海洋浮标搭载的各种观测设备直接供电；
[0024]S4
‑
3，当蓄电池电量处于饱和状态时，但风力发电、太阳能发电、海流发电均处于不稳定状态时，蓄电池向海洋浮标搭载的各种观测设备直接供电；
[0025]S4
‑
4，当蓄电池电量处于未饱和状态时，但风力发电、太阳能发电、海流发电其中
一发电装置处于不稳定状态时，其余的两个发电装置的任一个向海洋浮标搭载的各种观测设备直接供电，另一个将电能输送至蓄电池舱中的蓄电池，蓄电池对电能进行储存。
[0026]一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，它包括水上平台、水下平台、连接件、风力机、太阳能板和水轮发电机组；连接件两端分别与水上平台和水下平台连接，水下平台位于水上平台下部，风力机和太阳能板与水上平台连接，水轮发电机组位于水下平台内部；水下平台提供浮力支撑水上平台，并对风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电量进行存储和输出。结构简单，通过连接件连接水上平台和水下平台，风力机和太阳能板与水上平台安装，水轮发电机组位于水下平台内，水下平台浮于水中支撑水面上部的水上平台，通过风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电能输送至蓄电池舱中的蓄电池储存或直接输送至海洋浮标搭载的各种观测设备，形成互补发电，不间断供电，提高观测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，其特征是：它包括水上平台（1）、水下平台（2）、连接件（3）和风力机（4）；所述连接件（3）两端分别与水上平台（1）和水下平台（2）连接，水下平台（2）位于水上平台（1）下部，风力机（4）与水上平台（1）连接。2.根据权利要求1所述的利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，其特征是：所述水上平台（1）为圆形结构的平板，太阳能板（5）与平板上侧面连接，多个风力机（4）均匀分布于太阳能板（5）四周与平板连接。3.根据权利要求1所述的利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，其特征是：所述水下平台（2）包括与圆柱体和圆锥体连接的中空结构，位于腔体内从下向上依次设置第一空间（21）、第二空间（22）和第三空间（23）。4.根据权利要求1所述的利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，其特征是：所述水下平台（2）的第一空间（21）和第二空间（22）内分别设置相互垂直交叉的第一流道（24）和第二流道（25），两个水轮发电机组（6）的水轮机分别位于第一流道（24）和第二流道（25）内。5.根据权利要求1所述的利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，其特征是：所述水下...

【专利技术属性】
技术研发人员：张子良，孙长平，张炜，易侃，
申请(专利权)人：中国长江三峡集团有限公司，
类型：新型
国别省市：