[實(shí)用新型]一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520186291.8
• 申請日: 2015-03-31
• 公開（公告）號: CN204527560U
• 公開（公告）日: 2015-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭偉
• 申請（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號: B63B35/44
• 分類號: B63B35/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置。

背景技術(shù)

海洋能源通常指海洋中所蘊(yùn)藏的可再生的自然能源，主要為潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水溫差能和海水鹽差能。更廣義的海洋能源還包括海洋上空的風(fēng)能、海洋表面的太陽能以及海洋生物質(zhì)能等。究其成因，潮汐能和潮流能來源于太陽和月亮對地球的引力變化，其他均源于太陽輻射。海洋能源按儲存形式又可分為機(jī)械能、熱能和化學(xué)能。其中，潮汐能、海流和波浪為機(jī)械能，海水溫差為熱能，海水鹽差為化學(xué)能。

在這眾多的海洋能源種類中，波浪能與海上風(fēng)能在地域分布上具有一定的相似性，二者在深海海域的能量密度均比近海海域大。由此，開展海上波浪能-風(fēng)能綜合利用技術(shù)研究存在可觀的產(chǎn)業(yè)前景，對于我國能源結(jié)構(gòu)總體布局也具有重要戰(zhàn)略意義。目前，海上波浪能-風(fēng)能綜合利用技術(shù)還處于探索階段，鮮見較為成熟的設(shè)計(jì)方案。結(jié)合較為常見的三種海上漂浮式平臺：Spar平臺、TLP平臺和駁船式平臺，部分學(xué)者和工程師提出了一些設(shè)計(jì)方案。其中一種是基于海上油氣田平臺技術(shù)的三浮體漂浮式風(fēng)力機(jī)WindFloat，在其浮體基礎(chǔ)上加入振蕩水柱式發(fā)電設(shè)計(jì)或者在其中間位置加入振蕩浮子式點(diǎn)吸收波浪能裝置。一種是美國ITI?Energy公司提出的一種基于駁船式漂浮式平臺的波浪能-風(fēng)能綜合利用技術(shù)：在長方體的漂浮式平臺中間位置設(shè)計(jì)了用于振蕩水柱式發(fā)電裝置的氣室。另外，結(jié)合桅桿Spar式海上風(fēng)機(jī)Hywind和振蕩浮子式波浪能裝置WaveBob，挪威科技大學(xué)也提出了一種波浪能-風(fēng)能綜合利用概念STC。然而，這些技術(shù)仍然處于概念模型設(shè)計(jì)階段，還沒有得到充分的論證和測試。同時，考慮裝置的穩(wěn)定性和安全性，需保證能量轉(zhuǎn)換裝置能適應(yīng)不同的天氣狀況，具有在極端天氣條件下的生存能力。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置，它利用半潛式漂浮平臺為波浪能裝置和風(fēng)能裝置提供安裝基礎(chǔ)，能夠在利用波浪水體水平方向上動能的同時為海上風(fēng)力機(jī)提供穩(wěn)定的平臺，適用于深水區(qū)域，同時具有較高的可靠性，易于安裝和移動。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置，包括浮筒、風(fēng)力機(jī)、擺板、壓水板、錨鏈、塔架、橫撐、斜撐、轉(zhuǎn)軸和發(fā)電機(jī)。其特征是：浮筒間采用橫撐和斜撐相互連接固定；浮筒底部通過錨鏈連接抓力錨固定于海底；兩個擺板分別安裝于浮筒之間，并迎向波浪來波方向；擺板通過轉(zhuǎn)軸連接并驅(qū)動發(fā)電機(jī)；風(fēng)力機(jī)和塔架安裝于四個浮筒的中間位置。

所述的一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置，其特征是：前擺板和后擺板之間的距離為裝置布放海域特征波長的一半。

所述的一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置，其特征是：四個浮筒的底部都安裝有壓水板。

所述的一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置，其特征是：每一個浮筒內(nèi)部都安裝有發(fā)電機(jī)，并通過轉(zhuǎn)軸與擺板連接。

所述的一種半潛式波浪能-風(fēng)能綜合利用裝置，其特征是：錨鏈為懸鏈線，分4組共8根，一組內(nèi)2根錨鏈間夾角為60度。

風(fēng)力機(jī)采用NREL5MW水平軸三葉片變速變槳海上風(fēng)力機(jī)，安裝于塔架頂部，風(fēng)力機(jī)直徑126m，切入風(fēng)速、額定風(fēng)速和切出風(fēng)速分別為3.0，11.4和25.0m/s。漂浮式平臺設(shè)計(jì)水深80m，半潛式平臺構(gòu)件參數(shù)為：4個浮筒直徑均為10.5m，中心塔架直徑6.0m，橫撐直徑1.5m，斜撐直徑1.0m，相鄰浮筒圓心間距離60m，型深30m，吃水22.5m；壓水板直徑25.0m，厚度1.0m。浮筒內(nèi)部為中空設(shè)計(jì)，其底部填充重物和安裝有發(fā)電機(jī)以降低重心位置增強(qiáng)漂浮式平臺的穩(wěn)定性；同時，在每一個浮筒的下方安裝有壓水板，其可以提高浮筒的附加質(zhì)量和粘性阻尼，從而增強(qiáng)漂浮式平臺的穩(wěn)定性。波浪能擺板高20m，長30m，寬1.5m，采用中空的浮力擺式設(shè)計(jì)，內(nèi)部可填充重物改變其轉(zhuǎn)動慣量。系泊系統(tǒng)采用懸鏈線系泊方式并在錨鏈頂部施加預(yù)張力，錨鏈線分4組共8根，錨鏈線長度450m，各組錨鏈分布角度90°，單組錨鏈內(nèi)部夾角60°，錨鏈直徑92mm，錨鏈單位長度質(zhì)量185.4kg/m，有效彈性模量5.45x10⁷kN/m²，斷裂強(qiáng)度為6080kN。