[發(fā)明專利]海上綜合能源發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110257652.X
• 申請(qǐng)日: 2011-09-01
• 公開（公告）號(hào): CN102359431A
• 公開（公告）日: 2012-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 顧煜炯;王兵兵;成明;黃晶華;趙麗君;陳昆亮;王向志;劉莎莎;韓立;代術(shù)建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/22
• 分類號(hào): F03B13/22;F03B13/00;F03B3/00;F03D9/00;F03D3/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識(shí)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)與利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種海上綜合能源發(fā)電系 統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著氣候變暖、環(huán)境污染、能源緊張等問題越發(fā)嚴(yán)峻，在諸多挑戰(zhàn)面前， 世界各國都不謀而合地大力發(fā)展可再生能源。海洋能源是一種重要的可再生能 源，主要包括波浪能、潮汐能、海上風(fēng)能、海流能、海洋化學(xué)能源等，世界各 國都對(duì)海洋能源的利用進(jìn)行了研究，出現(xiàn)的海洋能源利用形式已有上千種，但 基本上都還是單一能源形式的開發(fā)利用。

波浪能利用裝置主要有：擺式波能裝置、聚波水庫裝置、Pelamis裝置和振 蕩浮子式波能裝置等。其中，擺式波能裝置的原理是：在波浪的作用下，通過 擺體作前后或上下擺動(dòng)，將波浪能轉(zhuǎn)換成擺軸的動(dòng)能，然后通過液壓缸將擺軸 的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成液壓泵的動(dòng)能，再帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。這種裝置的轉(zhuǎn)換效率較高， 但維護(hù)較為困難。聚波水庫裝置的工作原理是：利用喇叭型的收縮波道，波浪 在逐漸變窄的波道中，波高不斷地被放大，直至波峰溢過邊墻，將波浪能轉(zhuǎn)換 成勢(shì)能貯存在貯水庫中，可用水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。這種裝置的優(yōu)點(diǎn)是一級(jí) 轉(zhuǎn)換沒有活動(dòng)部件，可靠性好，建設(shè)及維護(hù)費(fèi)用低，出力穩(wěn)定，但對(duì)地形要求 相對(duì)苛刻，不易推廣。英國的Pelamis裝置的工作原理是：采用筏式和液壓系統(tǒng)， 隨著波浪運(yùn)動(dòng)，浮筒產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)液壓油缸工作，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 該裝置采用了蓄能器，輸出穩(wěn)定，抗風(fēng)浪沖擊能力強(qiáng)，裝機(jī)容量達(dá)到750kW， 是目前世界上裝機(jī)容量最大的波浪能裝置，但其俘獲波浪能的效率不高。振蕩 浮子式波能裝置通過振蕩浮子將波浪能轉(zhuǎn)換成驅(qū)動(dòng)液壓泵的往復(fù)(不穩(wěn)定)機(jī) 械能，再通過蓄能穩(wěn)壓系統(tǒng)將不穩(wěn)定的液壓能轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定的液壓能，最后通過 液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電。由于振蕩浮子吸收波浪能的效率較高，制造相對(duì)簡單， 因此振蕩浮子與液壓系統(tǒng)組合的波浪能裝置具有良好的發(fā)展前景。

對(duì)海上風(fēng)能的利用主要通過海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)。海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組從結(jié) 構(gòu)上可以分為水平軸式(葉片繞水平軸旋轉(zhuǎn))和垂直軸式(葉片繞垂直軸旋轉(zhuǎn)) 兩種：水平軸式風(fēng)力機(jī)是目前應(yīng)用較廣泛的形式，亞洲首座海上風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)- 東海大橋風(fēng)電場(chǎng)采用的就是水平軸式風(fēng)力機(jī)；而垂直軸式風(fēng)力機(jī)由于其受風(fēng)面 積小，相應(yīng)的啟動(dòng)風(fēng)速較高，因而一直未得到大力發(fā)展，近年來國內(nèi)外的一些 科研機(jī)構(gòu)已著力研究垂直軸式風(fēng)力機(jī)的應(yīng)用。

海流能利用裝置從葉輪結(jié)構(gòu)上可以分為垂直軸式(葉輪旋轉(zhuǎn)主軸與水面方 向垂直)和水平軸式(水平軸式又可分為葉輪旋轉(zhuǎn)主軸與水流方向平行和垂直) 兩種。垂直軸式利用水流對(duì)葉輪兩側(cè)的豎直葉片產(chǎn)生的對(duì)旋轉(zhuǎn)軸的扭矩差使得 葉輪旋轉(zhuǎn)，由于其主軸兩側(cè)葉片同時(shí)受水流作用力，此機(jī)構(gòu)的發(fā)電效率不高， 國內(nèi)2005年在浙江舟山建造并試驗(yàn)的潮汐電站就采用了該種結(jié)構(gòu)。另一種就是 水平軸結(jié)構(gòu)，如“水下風(fēng)車”就是典型的水平軸海流發(fā)電裝置，其槳葉結(jié)構(gòu)與 風(fēng)力機(jī)相似，水流利用效率相對(duì)高一些，但由于潮流的雙向特性，必須設(shè)計(jì)復(fù) 雜的對(duì)水機(jī)構(gòu)才能最大程度捕獲其能量，如2003年英國MCT公司研制試驗(yàn)的 水平軸式“水下風(fēng)車”。還有一種就是圓筒型固定擋板式機(jī)構(gòu)，該裝置工作時(shí)必 須半潛于水中，槳葉進(jìn)水和出水時(shí)都要受到水流對(duì)它的反向阻力，而且該型結(jié) 構(gòu)受漲潮落潮影響很大。

目前，國內(nèi)外對(duì)海洋能的開發(fā)利用形式各異，但一般都是對(duì)單一能源形式 的開發(fā)利用。也存在一些對(duì)海洋能源的綜合利用形式，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。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種海上綜合能源發(fā)電系統(tǒng)，用以解決采用單一 能源的海上發(fā)電系統(tǒng)缺乏供電穩(wěn)定性的問題，以及采用多能源的海上發(fā)電系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜且可靠性低的問題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案是，一種海上綜合能源發(fā)電系 統(tǒng)，其特征是所述海上綜合能源發(fā)電系統(tǒng)包括波浪能轉(zhuǎn)換裝置、風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置、 海流能轉(zhuǎn)換裝置、功率傳動(dòng)箱和直驅(qū)發(fā)電機(jī)；

所述波浪能轉(zhuǎn)換裝置、風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置和海流能轉(zhuǎn)換裝置分別與功率傳動(dòng)箱 相連；所述功率傳動(dòng)箱通過傳動(dòng)軸與直驅(qū)發(fā)電機(jī)相連；

所述波浪能轉(zhuǎn)換裝置用于將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并輸出到功率傳動(dòng)箱；

所述風(fēng)能轉(zhuǎn)換裝置用于將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并輸出到功率傳動(dòng)箱；

所述海流能轉(zhuǎn)換裝置用于將海流能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能并輸出到功率傳動(dòng)箱；