一种多能互补自供电海洋牧场制造技术

本发明专利技术涉及一种多能互补自供电海洋牧场，包括半潜式海洋牧场平台、风力发电装置、太阳能发电装置、波浪能发电装置、储能模块，半潜式海洋牧场平台为环状网架结构；风力发电装置安装于支撑立柱顶部；太阳能发电装置搭载于风力发电装置的塔架上，位于叶片下方；波浪能发电装置安装于相邻两个支撑立柱之间，每组波浪能发电装置包括液压管道、沿液压管道阵列排布的若干组波能吸收装置和能量传动装置、安装于液压管道上的能量输出装置；能量输出装置包括液压油箱和液压马达；波能吸收装置包括阵列浮子，能量传动装置采用液压传动；三种发电装置均通过导线与储能模块连接。本发明专利技术最大程度提高波浪能的利用效率，同时，提高了平台的稳定性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
一种多能互补自供电海洋牧场


[0001]本专利技术涉及海洋能发电
，具体涉及一种多能互补自供电海洋牧场。

技术介绍

[0002]海洋是人类获取优质蛋白的“蓝色粮仓”，为实现人类可持续发展提供了丰富的自然资源与广阔的空间资源。海洋牧场是指在特定海域科学培育和管理渔业资源而形成的人工渔场，具有充分利用自然生产力以增加渔业资源量的优点。能源是海洋牧场运营的基本需求，解决能源问题是海洋牧场迈向深海的关键。
[0003]海洋牧场选址离岸距离较远，如依靠陆地供能，供能线较长。常规供能方式如海底电缆供电、柴油机发电等，存在能源供应不便、建设成本高昂、污染环境等弊端。因此，充分利用海洋牧场所处海域的海洋能，建立绿色清洁的海洋牧场，利用多能互补的独立发电系统为海洋牧场的日常运营供能，能够为海洋牧场装置作业范围的拓展提供装备和技术方面的保障，对海洋牧场走向深海具有重要意义。
[0004]在公开号为CN113057130A，名称为“一种漂浮式多能互补可移动海洋牧场养殖平台”的专利文献中，公开了一种漂浮式多能互补可移动海洋牧场养殖平台，包括底座、养殖网箱、水上观光平台、左右移动浮体、Φ型垂直轴风机、太阳能发电模块和水平轴水轮机。该养殖平台采用漂浮式和系泊固定相结合的方式，利用浮体实现太阳能、风机和波浪能多模块发电。但是，该养殖平台采用的波浪能发电装置为水平轴水轮机，发电时入流口、出流口处的大流速水流会冲击移动平台，影响平台系泊稳定性，且能量利用率不高。同时所选取的Φ型垂直轴风机也存在启动性能差、启动条件为高风速、受风剪效应影响较大等不足。
[0005]在公开号为CN113090439 A，名称为“一种基于多浮子阵列的波浪能发电装置”的专利文献中，公开了一种基于多浮子阵列的波浪能发电装置，采用多浮子环形阵列，包括主体结构、能量转换装置、驱动调节模块和电能储存舱，可实现多点吸能。但是，该装置的每个浮子均对应一个发电机，安装各个浮子对应的发电机数量较多会导致成本高昂且载重增加，同时机械传动设计存在结构复杂、维修困难等缺点。

技术实现思路

[0006]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不足，提供一种多能互补自供电海洋牧场，通过H型垂直轴风机、太阳能发电装置、可升降阵列振荡浮子波浪能发电装置的互补配合运行，解决平台系泊稳定性问题以及能源利用不连贯性的问题，确保各工况下全天稳定供电。
[0007]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：
[0008]一种多能互补自供电海洋牧场，包括半潜式海洋牧场平台、风力发电装置、太阳能发电装置、波浪能发电装置、储能模块，所述半潜式海洋牧场平台包括中央立柱、环绕所述中央立柱分布的若干支撑立柱、连接各支撑立柱的周向支撑桁架、连接中央立柱与支撑立柱的径向支撑桁架，中央立柱与支撑立柱之间的空间形成养殖网箱；所述风力发电装置安
装于所述支撑立柱的顶部，风力发电装置为H型垂直轴风机，包括叶片、发电机、塔架，所述塔架下端固定在支撑立柱的顶部，塔架上端安装所述发电机，所述叶片沿发电机周向分布并与发电机连接；所述太阳能发电装置搭载于所述风力发电装置的塔架上，位于叶片下方；所述波浪能发电装置安装于相邻两个支撑立柱之间，每组波浪能发电装置包括液压管道、沿液压管道阵列排布的若干组波能吸收装置和能量传动装置、安装于液压管道上的能量输出装置；所述能量输出装置包括分别设置于液压管道两端的液压油箱和液压马达；若干组波能吸收装置和能量传动装置并联设置于液压油箱与液压马达之间，其中，所述波能吸收装置包括阵列浮子，所述能量传动装置包括活塞、液压缸，所述活塞下端连接阵列浮子、上端连接液压缸；液压油箱为各液压缸提供液压油，活塞在浮子作用下挤压液压缸中的液压油，将浮子的机械能转化为液压油的液压能，加压后的液压油经液压管道进入液压马达，驱动液压马达发电；所述风力发电装置、太阳能发电装置、波浪能发电装置均通过导线与所述储能模块连接。
[0009]上述方案中，所述波浪能发电装置还包括升降装置，所述升降装置安装于相邻两个支撑立柱之间，与波浪能发电装置一一对应设置并相连，用于调节波浪能发电装置的高度位置使其接触水线面。
[0010]上述方案中，所述升降装置包括支撑平台、齿条、齿轮和卷扬机，所述支撑平台固定安装于两个支撑立柱之间的周向支撑桁架外侧，所述支撑平台两端的下方分别安装至少一组所述齿条，每组齿条与一个所述齿轮啮合；所述液压管道两端的连通管道穿过所述齿轮的中心孔，并通过轴承与齿轮相连；所述支撑平台两端的上部分别安装至少一个所述卷扬机，所述卷扬机拉绳的下端与所述液压管道中间的支撑杆相连。
[0011]上述方案中，所述能量输出装置还包括设置于所述液压马达之前的蓄能器，用于减缓液压冲击，平稳液压能。
[0012]上述方案中，所述能量传动装置还包括管道压力调节装置，所述压力调节装置包括安装于液压油箱出油口的截止阀、安装于液压缸进油管道上的进油单向阀、安装于液压缸出油管道上的出油单向阀、安装于液压缸出油口的双向齿轮泵。
[0013]上述方案中，每相邻两个支撑立柱之间顶部均安装一组波浪能发电装置；每组波浪能发电装置中的阵列浮子沿两个支撑立柱的连线方向均匀分布。
[0014]上述方案中，所述半潜式海洋牧场平台的支撑立柱与周向支撑桁架形成的框架结构为正多边形。
[0015]上述方案中，所述中央立柱顶端设有控制室，所述储能模块设置于所述控制室内。
[0016]上述方案中，所述中央立柱和支撑立柱均为中空立柱，中空立柱底端为压载水舱。
[0017]上述方案中，每个支撑立柱顶部均安装一组风力发电装置和太阳能发电装置。
[0018]本专利技术的有益效果在于：
[0019]1、本专利技术波浪能发电装置设置于半潜式海洋牧场平台外侧一周，每相邻两根支撑立柱外侧顶部各设置一套波浪能发电装置，每套波浪能发电装置搭载阵列排布的多个捕能浮子，最大程度提高波浪能的利用效率。同时，因为半潜式海洋牧场平台为大尺寸海洋结构物，搭载阵列振荡浮子波浪能发电装置可以多点吸能，缓冲了波浪对平台的直接作用，提高了平台的稳定性。
[0020]2、本专利技术的能量传动装置采用液压传动的方式，能量输出装置采用液压马达，液
压循环管道采用蓄能器稳压及双向齿轮泵调速，保证了系统功率的波动平抑、稳定输出得以实现。每套波浪能发电装置的多个阵列浮子共用一套能量输出装置，阵列浮子并联，形成循环液压回路，有利于减少发电成本，减轻载重。
[0021]3、本专利技术的波浪能发电装置还包括升降装置，通过升降装置调节波浪能发电装置的高度位置使其接触水线面，最大程度利用波浪能发电，实现波浪能发电效率的优化。
[0022]4、本专利技术的风力发电装置采用H型垂直轴风机，具有启动风速低，低速性能好，噪声低等优点。
[0023]5、本专利技术提供的一种多能互补自供电海洋牧场，采用互补发电方式，将风能、太阳能和波浪能互补与配合运行，克服能源存在间歇性与不稳定性等的问题，确保各工况下全天稳定供电。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多能互补自供电海洋牧场，包括半潜式海洋牧场平台、风力发电装置、太阳能发电装置、波浪能发电装置、储能模块，其特征在于，所述半潜式海洋牧场平台包括中央立柱、环绕所述中央立柱分布的若干支撑立柱、连接各支撑立柱的周向支撑桁架、连接中央立柱与支撑立柱的径向支撑桁架，中央立柱与支撑立柱之间的空间形成养殖网箱；所述风力发电装置安装于所述支撑立柱的顶部，风力发电装置为H型垂直轴风机，包括叶片、发电机、塔架，所述塔架下端固定在支撑立柱的顶部，塔架上端安装所述发电机，所述叶片沿发电机周向分布并与发电机连接；所述太阳能发电装置搭载于所述风力发电装置的塔架上，位于叶片下方；所述波浪能发电装置安装于相邻两个支撑立柱之间，每组波浪能发电装置包括液压管道、沿液压管道阵列排布的若干组波能吸收装置和能量传动装置、安装于液压管道上的能量输出装置；所述能量输出装置包括分别设置于液压管道两端的液压油箱和液压马达；若干组波能吸收装置和能量传动装置并联设置于液压油箱与液压马达之间，其中，所述波能吸收装置包括阵列浮子，所述能量传动装置包括活塞、液压缸，所述活塞下端连接阵列浮子、上端连接液压缸；液压油箱为各液压缸提供液压油，活塞在浮子作用下挤压液压缸中的液压油，将浮子的机械能转化为液压油的液压能，加压后的液压油经液压管道进入液压马达，驱动液压马达发电；所述风力发电装置、太阳能发电装置、波浪能发电装置均通过导线与所述储能模块连接。2.根据权利要求1所述的多能互补自供电海洋牧场，其特征在于，所述波浪能发电装置还包括升降装置，所述升降装置安装于相邻两个支撑立柱之间，与波浪能发电装置一一对应设置并相连，用于调节波浪能发电装置的高度位置使其接触水线面。3.根据权利要求2所述的多能互补自供电...

【专利技术属性】
技术研发人员：柴威，何林，王佳月，吕松，蔡博奥，余象鹏，许梦桐，何纤纤，殷乐，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：