[發明專利]基于浮式張力腿平臺的風能-波浪能集成發電結構

有效

• 申請號: 201410203676.0
• 申請日: 2014-05-14
• 公開（公告）號: CN103967713A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 任年鑫;李玉剛;馬哲;程勇
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03D9/00
• 分類號: F03D9/00;F03D11/00;F03B13/14
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 高永德;李洪福

技術領域

本發明屬于海洋能利用領域，尤其涉及風能和波浪能綜合利用裝置。

背景技術

海上風能和波浪能都是清潔可再生的海洋能源，可利用風力發電裝置將風能轉換成電能，利用波浪發電裝置將波浪能轉換成電能。我國東部沿海的海上可開發風能資源約達7.5億千瓦，不僅資源潛力巨大，而且開發利用市場條件良好，更靠近中國的經濟中心。海上風能開發具有節約寶貴土地資源、風力更穩定、風電機組單機容量更大、年有效利用小時數更高、受噪音標準限制更小、運輸條件更為便利等優勢。風能豐富水域的波浪能資源也很豐富。但是，相比于海上風力發電，波浪能發電裝置能量轉化率較低，單位發電成本較高，一定程度限制了其商業化應用。

現有技術中，近海風力發電裝置的基礎主要有單樁式、多樁式、重力式、導管架式、高樁承臺式等固定式支撐平臺結構，深水浮式海上風力機的研究還處于起步探索階段，國外已建成了幾座代表性浮式海上風力機示范項目，主要結構形式有：Spar式、張力腿式和半潛式等平臺系統。波浪能發電裝置主要有：海蛇式、垂蕩式、擺動式和壩體式等發電裝置類。

現有技術的不足是：波浪能發電裝置能量轉化率較低，單位發電成本較高，限制了其商業化應用。海上風力發電雖具有節約土地資源、單機容量大、年有效利用小時數高、噪音標準限制小、輸送條件便利等優勢，但是目前還非常缺少將風力發電和波浪發電集成為一體的海洋能源綜合開發結構系統。

發明內容

本發明的目的是在于提出一種深水風能和波浪能集成發電的浮式結構系統，使二者共享支撐平臺結構和電力傳輸配套系統。

本發明的目的是這樣實現的：基于浮式張力腿平臺的風能-波浪能集成發電結構，包括浮式張力腿風能發電結構和波浪能發電裝置；浮式張力腿風能發電結構包括風力機、塔架結構、張力腿式支撐平臺結構和配套電力傳輸系統，張力腿式支撐平臺結構包括下浮體結構、伸臂結構和張力腿結構，其特征在于所述波浪能發電裝置安裝在塔架結構水面處，所述波浪能發電裝置與塔架結構2通過滑道式接觸裝置耦合聯接，所述滑道式接觸裝置包括滑輪、滑道和彈簧阻尼器，所述滑道固定在塔架結構外側面上，滑輪通過滑輪軸安裝在波浪能發電裝置上，彈簧阻尼器安裝在滑輪與安裝滑輪位置的波浪能發電裝置之間，彈簧阻尼器使滑輪壓向滑道。

本發明所述基于浮式張力腿平臺的風能-波浪能集成發電結構，其特征在于所述滑道式接觸裝置由4～8套的偶數套組成，沿塔架結構外側面對稱布置。

本發明所述基于浮式張力腿平臺的風能-波浪能集成發電結構，其特征在于所述波浪能發電裝置是垂蕩式波浪能發電裝置。

本發明所述基于浮式張力腿平臺的風能-波浪能集成發電結構，其特征在于所述垂蕩式波浪能發電裝置包括活塞結構、液壓缸、單向入流閥Ⅰ、單向出流閥Ⅰ、單向入流閥Ⅱ、單向出流閥Ⅱ、節流閥、儲能器、液壓馬達和發電裝置，活塞結構的活塞置于液壓缸內，液壓缸的活塞上側和下側分別由通道與液壓馬達連通，液壓缸活塞上側通道上設有單向入流閥Ⅰ，液壓缸活塞下側通道上設有單向出流閥Ⅰ，上側通道單向入流閥Ⅰ與液壓缸之間的通道上設上側支通道，上側支通道與下側通道單向出流閥Ⅰ與液壓馬達之間的通道連通，上側支通道上設有單向出流閥Ⅱ，下側通道單向出流閥Ⅰ與液壓缸之間的通道上設下側支通道，下側支通道與上側通道單向入流閥Ⅰ與液壓馬達之間的通道連通，下側支通道上設有單向入流閥Ⅱ，上側通道單向入流閥Ⅰ與液壓馬達之間通道和下側通道單向出流閥Ⅰ與液壓馬達之間通道之間連接一節流閥，上側通道和下側通道與液壓馬達連接端分別設有儲能器，液壓馬達與發電裝置連接。利用波浪能發電裝置與塔架結構相對垂向運動帶動活塞結構運動，活塞結構的往復運動使液壓箱內的液體分別經單向入流閥Ⅰ(反向時：經單向入流閥Ⅱ)和節流閥進入液壓馬達，驅動其旋轉，從而帶動發電機發電，節流閥和蓄能器主要起到穩定液壓系統壓力及保護液壓系統安全的作用。

本發明所述基于浮式張力腿平臺的風能-波浪能集成發電結構，其特征在于所述頂部風力機是MW級變速變槳海上風力機。

本發明分別通過風力機和水面處的波浪能發電裝置將風能和波浪能轉變為電能，并共同利用張力腿式支撐平臺結構和配套電力傳輸系統。

本發明的有益效果是：

1、結構設計合理、穩定，施工方案技術成熟。

2、風力發電機可以選用現有商用產品，選型簡便。

3、波浪能轉化裝置可以有效利用液壓缸內活塞結構的雙向運動驅動液壓馬達旋轉，并最終帶動發電機發電，其主要性能參數可以結合選址場地的波浪特征進行優化設計。