[發明專利]半潛式洋流風力組合發電系統

無效

• 申請號: 201310083078.X
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103133224A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 李勇強;謝玉琪;楊偉濤;張紅旭;陳志剛
• 申請（專利權）人: 江蘇中蘊風電科技有限公司
• 主分類號: F03B13/00
• 分類號: F03B13/00;F03B3/18;F03B3/12;F03B11/00;F03D9/00;F03D1/04;F03D11/02
• 代理公司: 無錫大揚專利事務所(普通合伙) 32248
• 代理人: 郭豐海

技術領域

本發明涉及一種發電系統。具體說，是能夠同時利用風力和洋流進行發電的半潛式洋流風力組合發電系統，其具有對洋流進行聚集、收儲、增速、轉換等功能。

背景技術

眾所周知，為減少對自然資源的過度開發、利用，目前世界各國都比較重視利用自然流體來進行發電，這其中包括風力發電和洋流發電。傳統的風力發電系統和洋流發電系統的發電機均是利用風力和洋流（可統稱流體）在大尺度范圍內不同地點之間壓強差形成的勢能引起的宏觀流動進行發電，這種方式對于流體的應用幾乎已經達到極限，而對于流體本身所攜帶的靜壓力勢能則無法被利用。為了提升這類發電機的功率，就只能一味增加其動力機與流體間的接觸面積，結果通常的做法是必須配備巨大的葉片，從而導致這類發電機的體形巨大，制造成本較高。以洋流發電系統為例，如果需要建設一個兆瓦級的洋流發電系統，其動力機葉片需要截獲的洋流面積必須達到幾十萬平方米，這不但需要投入大量的制造成本，而且還會對海洋生態系統造成較大的影響。

近些年來，有人提出了將洋流發電和風力發電進行組合的發電方式，即在一個浮臺的上方和下方分別設置風力發電系統和洋流發電系統。這種方式雖然能夠同時對風力和洋流兩種流體進行組合利用，但其獲取能量的方式仍然是常規的風力發電和洋流發電方式，即只是將這兩種發電方式進行簡單的組合，并沒有產生特別的效果。而且在海上設置浮臺畢竟不同于陸地，由于受到浮臺尺寸的限制，其風力發電系統和洋流發電系統的尺寸通常都較小，即便是在高速洋流和風力的海域，其產生的電能也非常有限，而其制造成本往往要高于兩臺同級別的風力發電系統的總和，因此不具有很大的利用價值。

發明內容

本發明要解決的問題是提供一種半潛式洋流風力組合發電系統，這種發電系統，體積較小，可降低制造成本，而且它對流體的利用率很高，能夠產生較高的電能。

為解決上述問題，采取以下方案：

本發明的半潛式洋流風力組合發電系統包括浮臺，浮臺的上表面設置有風力發電系統，浮臺內設置有發電機，浮臺的四周均布有懸浮艙，浮臺的下方有橫向布置的洋流管道。其特點是所述洋流管道包括聚流管道、渦輪艙和排流管道，聚流管道、渦輪艙和排流管道依次呈橫向同軸連接。所述浮臺下端連接有呈豎向布置的浮筒，浮筒的徑向相對筒壁上有一對開口，所述渦輪艙從該對開口穿過，且渦輪艙與開口間均呈固定密封連接。在靠近聚流管道一端的渦輪艙內有橫向布置的輪筒，該輪筒可在渦輪艙內沿渦輪艙軸線轉動。所述輪筒的外壁上沿周向均布有渦輪葉片，輪筒與所述發電機的輸入軸間呈聯動式配合。所述聚流管道內有導流罩，該導流罩為圓錐形，其圓形的一端直徑與輪筒直徑相等且位置對應。

本發明的進一步改進方案是所述風力發電系統為聚風發電系統，它包括集風筒、聚風機構和風力發電機；所述集風筒為呈豎向布置的直筒，集風筒上端有集風頭；所述集風頭為彎頭，其兩端的軸向中心線相垂直，其一端與集風筒上端間呈可旋轉狀活動配合；集風筒內有導風罩，該導風罩為錐形，其上端呈封閉狀；導風罩底部四周均布有聚風管道，該聚風管道的口徑自上而下逐漸變小；聚風管道上端有調風機構，聚風管道下端與所述風力發電機的進風口相連。這樣，從集風筒上端的集風頭進入的自然風集聚到了導風罩的四周并分流后直接送給風力發電機，與傳統風力發動機相比，避免了葉輪中心處的風無法產生力矩的情況，產生的力矩較大，使風能得到了充分利用。另外，由于從集風筒上端的集風頭進入的自然風在導風罩的四周由于截面積不斷減少的緣故，經歷了第一次壓縮增速，然后進入下端的聚風管道，由于在聚風管道中從上向下截面積進一步減少，利用狹管效應，風速得到進一步提升，更多靜壓力勢能轉換動能，使得風能功率密度成倍增強，風速由幾米每秒增加到幾十米每秒，增速后的風直接進入風力發電機，可大大提高風力發電機的發電量。

本發明的進一步改進方案是所述聚流管道和排流管道均為喇叭狀，它們內徑較小的一端分別與渦輪艙的兩端相連接，聚流管道內徑較大的一端為洋流進口，排流管道內徑較大的一端為洋流出口。聚流管道設計成喇叭形，可進一步增加該系統對洋流的聚流、增速效果，從而進一步減小整個系統的體積，降低制造成本。根據伯努利定律，將排流管道設計成喇叭形，可使得洋流在排出過程中，管道橫截面不斷擴大，降低尾流速度，減少其所受到的阻力，使得尾流盡快地釋放到海水中，避免其對洋流管道內洋流整體流動性的影響。