水上风力发电系统技术方案

一种风力发电技术领域的水上风力发电系统，包括：非金属结构或钢结构的飘浮体以及依次设置于其上的定桨距型风机、带有轴承和飞轮的行星齿轮箱、蓄能装置、储能装置和控制器，其中：定桨距型风机依次与行星齿轮箱、飞轮以及同步电机相连，蓄能装置的输出端分别与储能装置相连，控制器分别与蓄能装置和储能装置相连接并传输控制指令和状态信息。本发明专利技术安全可靠，使用寿命长，低成本，不需桩基，安装及维修方便，不用维修船，安装在近海组装，维修时可24小时进行，也可移动到沿海维修。全年发电时间一般大于4000小时。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种风力发电
的装置，具体是一种水上风力发电系统。
技术介绍
海上风电塔筒的结构通常包括桩基，塔筒和发电机组。桩基用来支撑塔筒及发电机组，可为水泥桩基础或钢管桩基础，钢管桩又可分为单钢管桩或多钢管桩基础；有时还需做地基处理。无论哪种基础重量非常大，单钢管桩直径为4至5米，长40至50米，重达300至450吨，水泥桩达千吨以上。随风力发电机功率的增加，其重量和基础重量越来越大。因此风力发电机及桩机的海上运输和安装是海上风电场建设工作的核心，也是最大困难所在。一般占总投资的15%至25%，打桩难度大且受地质条件限制、不可移动；即便如此也仅适用水深小于30米处。安装需在目标场进行，海面作业难度大，其成本一般占总投资的30%左右，因电缆随输送距离递增，成本一般占总投资的15%至30%。风机发生故障时需专业吊装及维修船，成本高。大规模蓄电储能技术主要为化学电池和物理蓄能，物理蓄能分为抽水蓄能和压缩 空气二种，抽水蓄能技术有其局限性需要合适的场地与水源，适合建水库；一次投入的建设成本太高，建设周期较长；响应速度慢。压缩空气储能运行成本低，规模大。德国1979年建成岩洞容量30万立方米，气压68-48atm的压缩空气储能电站，输出功率29万kW。美国和日本分别于1991年和2001年建成压缩空气储能电站。局限性是需要特殊的场地，一次投入的建设成本太高，并且必须和不装前置空气压缩段的燃气轮机配合使用。该技术还不够成熟。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1925258A，公开日2007_03_07，记载了一种“用海浪与风能在近海领域用多体船发电法”，该技术用海洋中的海浪上升和下降，产生的动能和势能推动发电机组群体发电，其结构包括由船体一、船体二和船体三所组成的双体或多体船，但该现有技术结构复杂，用昂贵的稀土材料，众多零件需解决耐海水腐蚀且维护成本较高，难以推广应用。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提出一种水上风力发电系统，本专利技术安全可靠，使用寿命长，低成本，不需桩基，安装及维修方便，不用维修船，安装在近海组装，维修时可24小时进行，也可移动到沿海维修。全年发电时间一般大于4000小时。出力受风速影响小的风机，其总价低，I. 5MW风机齿轮箱重6吨以下，全部用滑动轴承或滚动轴承，双排双圆弧齿形或渐开线齿形或摆线齿形的行星齿轮箱高速轴装飞轮；且无独立设置的偏航机构和转桨机构。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术包括非金属结构或钢结构的飘浮体以及依次设置于其上的定桨距型风机、带有轴承和飞轮的行星齿轮箱、蓄能装置、储能装置和控制器，其中定桨距型风机依次与行星齿轮箱、飞轮以及同步电机相连，蓄能装置的输出端分别与储能装置相连，控制器分别与蓄能装置和储能装置相连接并传输控制指令和状态息。所述的行星齿轮箱中的太阳轮、行星轮和内齿轮为双排双圆弧齿形、渐开线齿形或摆线齿形；所述的轴承设置于行星齿轮箱的高速轴输入端且采用带有滑动轴承或滚动轴承；所述的飞轮设置于行星齿轮箱的高速轴输出端。所述的储能装置包括与控制器相连的设置于漂浮体内部的多路充电器和蓄电池以及设置于漂浮体外部的储水罐和储气罐，其中多路充电器的直流充电端分别与若干组蓄电池的正负极相连，储水罐、储气罐与蓄能装置之间设有与控制器相连的三通阀，该三通阀接收来自控制器的切换控制指令以实现蓄能装置至储水罐或储气罐中任一相连通。所述的蓄能装置包括分别与行星齿轮箱的高速轴输出端相连的同步电机和压缩机，其中定桨距型风机带动行星齿轮箱并进一步驱动同步电机产生直流电输出或驱动压缩机将高压空气或高压水流输入对应的储气罐或储水罐中，用于陆上流体高压发电。利用本专利技术电费仅设备成本，风机比传统风机低，估计小于目前一半。电解可用淡化海水中例。附图说明图I为本专利技术结构示意图。图2为行星齿轮箱结构简图。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。实施例如图I所示，本实施例包括非金属结构或钢结构的飘浮体以及依次设置于其上的定桨距型风机2、带有轴承3和飞轮4的行星齿轮箱5、蓄能装置6、储能装置7和控制器8，其中定桨距型风机2依次与行星齿轮箱5、飞轮4以及同步电机相连，蓄能装置6的输出端分别与储能装置7相连，控制器8分别与蓄能装置6和储能装置7相连接并传输控制指令和状态信息。所述的飘浮体上设有分别控制器8相连的GPS导航装置12和风向仪13，其中风向仪13输出风向信号至控制器8，GPS导航仪输出漂浮体I座标及朝向信号至控制器8，控制器8向蓄能装置6输出启动指令，使蓄能装置6经行星齿轮箱5驱动定桨距型风机2，使得漂浮体I沿助力最小方向转动。所述的储能装置7包括与控制器8相连的设置于漂浮体I内部的多路充电器14和蓄电池15以及设置于漂浮体I外部的储水罐16和储气罐17，其中多路充电器14的直流充电端分别与若干组蓄电池15的正负极相连，储水罐16、储气罐17与蓄能装置6之间设有与控制器8相连的三通阀18，该三通阀18接收来自控制器8的切换控制指令以实现蓄能装置6至储水罐16或储气罐17中任一相连通。所述的蓄能装置6包括分别与行星齿轮箱5的高速轴输出端相连的同步电机和压缩机，其中定桨距型风机2带动行星齿轮箱5并进一步驱动同步电机产生直流电输出或驱动压缩机将高压空气或高压水流输入对应的储气罐17或储水罐16中，用于陆上流体高压发电。所述的多路充电器14根据输入直流电进行稳压整流处理后同时对多个蓄电池15充电，并在蓄电池15充满后发送充电信号至控制器8。所述的储气罐17和储水罐16为圆形结构且由预应力砼、复合材料或钢板制成。所述的三通阀18内置压力传感器，当储气罐17或储水罐16中的流体压力达到预设值时三通阀18输出压力信号至控制器8并等待控制器8返回阀门切断控制指令。 所述的控制器8通过无线方式与蓄能装置6和储能装置7相连接。如图2所示，所述的行星齿轮箱5中的太阳轮9、行星轮10和内齿轮11为双排双圆弧齿形、渐开线齿形或摆线齿形；所述的轴承3设置于行星齿轮箱5的高速轴输入端且采用带有滑动轴承3或滚动轴承3 ;所述的飞轮4设置于行星齿轮箱5的高速轴输出端。在风电场内应按最大限度利用风资源原则布置风机2，在不影响风机2出力条件下按不同直径风机2混装风机2 ;在5-7级风可布置大型风机2 ;在3-5级风可布置小型风机2。按大小搭配；高速风机2和低速风机2搭配原则布置风机2。达到发电性能及高度上互补，可大幅提闻低速风利用率，经济效益大大提闻。飘浮体适用水深不限。飘浮体由GPS定位，由于飘浮体上设有电动机经齿轮箱5驱动桨叶，且由风向仪13指使电动机经齿轮箱5驱动桨叶在海上动力定位以让风机2始终位于最佳受风方位。在有台风等时。可将漂浮体I驶到避风港。大台风时。将叶片卸下。可在塔桶上附加起重部件，减少大型调装船或钓车费用。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水上风力发电系统，其特征在于，包括：非金属结构或钢结构的飘浮体以及依次设置于其上的定桨距型风机、带有轴承和飞轮的行星齿轮箱、蓄能装置、储能装置和控制器，其中：定桨距型风机依次与行星齿轮箱、飞轮以及同步电机相连，蓄能装置的输出端分别与储能装置相连，控制器分别与蓄能装置和储能装置相连接并传输控制指令和状态信息；所述的储能装置包括：与控制器相连的设置于漂浮体内部的多路充电器和蓄电池以及设置于漂浮体外部的储水罐和储气罐，其中：多路充电器的直流充电端分别与若干组蓄电池的正负极相连，储水罐、储气罐与蓄能装置之间设有与控制器相连的三通阀，该三通阀接收来自控制器的切换控制指令以实现蓄能装置至储水罐或储气罐中任一相连通。

【技术特征摘要】
1.ー种水上风カ发电系统，其特征在于，包括非金属结构或钢结构的飘浮体以及依次设置于其上的定桨距型风机、带有轴承和飞轮的行星齿轮箱、蓄能装置、储能装置和控制器，其中定桨距型风机依次与行星齿轮箱、飞轮以及同步电机相连，蓄能装置的输出端分另Ij与储能装置相连，控制器分别与蓄能装置和储能装置相连接并传输控制指令和状态信息； 所述的储能装置包括与控制器相连的设置于漂浮体内部的多路充电器和蓄电池以及设置于漂浮体外部的储水罐和储气罐，其中多路充电器的直流充电端分别与若干组蓄电池的正负极相连，储水罐、储气罐与蓄能装置之间设有与控制器相连的三通阀，该三通阀接收来自控制器的切换控制指令以实现蓄能装置至储水罐或储气罐中任ー相连通。2.根据权利要求I所述的水上风カ发电系统，其特征是，所述的行星齿轮箱中的太阳轮、行星轮和内齿轮为双排双圆弧齿形、渐开线齿形或摆线齿形；所述的轴承设置于行星齿轮箱的高速轴输入端且采用带有滑动轴承或滚动轴承；所述的飞轮设置于行星齿轮箱的高 速轴输出端。3.根据权利要求I所述的水上风カ发电系统，其特征是，所述的飘浮体上设有分别控制器相连的GPs导航装置和风向仪，其中风向仪输出风向信...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁宗凡，
申请(专利权)人：袁宗凡，
类型：发明
国别省市：