[發(fā)明專利]海上風(fēng)浪互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110252179.6
• 申請日: 2011-08-30
• 公開（公告）號: CN102297091A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧煜炯;王兵兵;陳昆亮;趙麗君;黃晶華;成明;杜偉;慧萬馨;張?jiān)w;代術(shù)建
• 申請（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D11/02;F03D11/00;F03B13/22
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11246
• 代理人: 童曉琳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于能源開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海上風(fēng)浪互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

由于特殊地理和自然環(huán)境的限制，沿海岸附近海域分布著眾多適宜居住或有重大經(jīng)濟(jì)價(jià)值的島嶼。因其遠(yuǎn)離電網(wǎng)，電力供應(yīng)一直是困擾海島經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民生活水平提高的屏障，獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)就成為了這些地方最需要的電源。目前，海島常見的電力供應(yīng)一般采用柴油發(fā)電，這類供電方式不但成本昂貴，發(fā)電效率低，而且還排出大量的有害氣體及煙塵。因此，柴油發(fā)電機(jī)只能作為一種短時(shí)的應(yīng)急能源，要解決長期穩(wěn)定可靠的供電問題，只能依賴當(dāng)?shù)氐暮Ｑ竽茉矗芯块_發(fā)一種基于海洋可再生能源利用的海島能源獨(dú)立供應(yīng)方案對解決海島居民生活用電、海島深度開發(fā)、可持續(xù)發(fā)展、建設(shè)生態(tài)海島等具有十分重要的意義。

占地球表面積71％的海洋作為一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，越來越受到人們的重視。其中海上風(fēng)能、波浪能均是儲量豐富、最具開發(fā)潛力與價(jià)值的海洋能源之一，世界各國都集中對這兩種海洋能源的開發(fā)利用進(jìn)行了研究。出現(xiàn)的利用形式已有上千種，但基本上都還是海上風(fēng)能或波浪能單獨(dú)的能源形式的開發(fā)利用，這種單一的能源利用裝置不可避免地會遇到發(fā)電機(jī)組功率輸出波動較大的問題，很難得到長時(shí)間連續(xù)穩(wěn)定的能量輸出。對此，一般的解決方案是設(shè)置龐大的儲能設(shè)備來穩(wěn)定機(jī)組功率輸出，這樣將導(dǎo)致機(jī)組的成本上升、維護(hù)困難。同時(shí)也存在一些對這兩種海洋能的綜合利用形式，但一般采用的是最終發(fā)電量疊加輸出的方式，即傳統(tǒng)的多能源聯(lián)合發(fā)電模式。這種利用形式實(shí)施比較簡單，但由于裝置采用了各自獨(dú)立的發(fā)電系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且可靠性較低。因此，綜合利用海上風(fēng)能與波浪能互補(bǔ)發(fā)電，研究開發(fā)新的儲能技術(shù)，使得這兩種海洋能轉(zhuǎn)變成穩(wěn)定的、可直接并網(wǎng)或者可直接被用戶、其它負(fù)載使用的優(yōu)質(zhì)電能，對緩解我國東部沿海特別是海島地區(qū)的能源緊張問題，對優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)清潔能源開發(fā)、應(yīng)對氣候變化、發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)等具有重要的戰(zhàn)略意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種海上風(fēng)浪互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)，綜合利用海上風(fēng)能與波浪能互補(bǔ)發(fā)電，用以解決傳統(tǒng)的多能源聯(lián)合發(fā)電模式存在的缺陷。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種海上風(fēng)浪互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)，其特征是所述系統(tǒng)包括：風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置、波浪能轉(zhuǎn)換裝置和液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；其中，風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置和波浪能轉(zhuǎn)換裝置分別與液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相連；

所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并傳遞到液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；

所述波浪能轉(zhuǎn)換裝置用于將波浪能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能并傳遞到液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)；

所述液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)作為能量中間轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置和波浪能轉(zhuǎn)換裝置傳遞的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能并進(jìn)行疊加，然后驅(qū)動直驅(qū)發(fā)電機(jī)輸出電能。

所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置包括風(fēng)輪、與風(fēng)輪相連的風(fēng)力機(jī)垂直軸、用于支撐風(fēng)輪和風(fēng)力機(jī)垂直軸的支撐機(jī)構(gòu)、與風(fēng)力機(jī)垂直軸相連的換向機(jī)構(gòu)、與換向機(jī)構(gòu)相連的水平傳動軸、與水平傳動軸相連的單向機(jī)構(gòu)、與單向機(jī)構(gòu)相連的聯(lián)軸器和與聯(lián)軸器相連的風(fēng)能液壓泵；

其中，所述支撐機(jī)構(gòu)包括支撐塔、支撐塔頂部的第一調(diào)心滾子軸承、支撐塔底部的第二調(diào)心滾子軸承和支撐塔底部的止推軸承；所述風(fēng)力機(jī)垂直軸穿過支撐塔的塔身，第一調(diào)心滾子軸承、第二調(diào)心滾子軸承和止推軸承共同作用，用于避免風(fēng)力機(jī)垂直軸在上、下、左或右四個(gè)方向上的擺動，并確保風(fēng)力機(jī)垂直軸沿垂直方向轉(zhuǎn)動；

所述換向機(jī)構(gòu)用于將風(fēng)力機(jī)垂直軸沿垂直方向的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)換為沿水平方向的轉(zhuǎn)動并通過水平傳動軸輸出；

所述單向機(jī)構(gòu)和聯(lián)軸器用于將水平傳動軸輸出的機(jī)械能傳遞給風(fēng)能液壓泵；

所述風(fēng)能液壓泵包括與風(fēng)能液壓泵相連的風(fēng)能液壓泵出油口單向閥和風(fēng)能液壓泵進(jìn)油口單向閥，風(fēng)能液壓泵用于將輸入的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能并輸入液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

所述波浪能轉(zhuǎn)換裝置包括多個(gè)波浪能獲取單元，每個(gè)波浪能獲取單元包括浮子、浮子臂、擺動式液壓缸、擺動式液壓缸出油口單向閥和擺動式液壓缸進(jìn)油口單向閥；

所述浮子與浮子臂的一端固定連接，浮子臂的另一端與擺動式液壓缸的轉(zhuǎn)軸連接，擺動式液壓缸經(jīng)液壓管路分別與擺動式液壓缸出油口單向閥和擺動式液壓缸進(jìn)油口單向閥相連。

所述液壓轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括順序相連的總進(jìn)油管、溢流截止閥、蓄能器、液壓馬達(dá)和總出油管，還包括與液壓馬達(dá)連接的直驅(qū)發(fā)電機(jī)；

所述總進(jìn)油管的一端分別與風(fēng)能液壓泵出油口單向閥和擺動式液壓缸出油口單向閥相連，另一端經(jīng)過溢流截止閥、蓄能器后與液壓馬達(dá)的進(jìn)油口相連；

所述總出油管的一端分別與風(fēng)能液壓泵進(jìn)油口單向閥和擺動式液壓缸進(jìn)油口單向閥相連，另一端與液壓馬達(dá)的出油口相連；