[發(fā)明專利]一種新型浮式風(fēng)能?波浪能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710809220.2
• 申請日: 2017-09-11
• 公開（公告）號: CN107387327A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 施偉;蔣致禹;任政儒;寧德志
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03B13/24;F03D13/25
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心21200
• 代理人: 溫福雪,侯明遠(yuǎn)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海上可再生能源利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型浮式風(fēng)能-波浪能一體的發(fā)電系統(tǒng)，以半潛浮式平臺為基礎(chǔ)將風(fēng)能和振蕩水柱式波浪能裝置相結(jié)合的集成發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

風(fēng)力發(fā)電是目前最具可規(guī)?；l(fā)展前景的可再生能源。海上風(fēng)電已成為國際風(fēng)電發(fā)展的新方向，備受各國關(guān)注。隨著海上風(fēng)能在整個能源架構(gòu)中所占的比例逐年上升，適合深水的浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的開發(fā)也越來越受關(guān)注。而波浪能發(fā)電裝置，能量轉(zhuǎn)化效率低，單位發(fā)電成本較高，在一定程度上限制了其商業(yè)化。海上風(fēng)電場選址要求有一定的風(fēng)速和較強(qiáng)的風(fēng)力，這些長治同時也是波浪能資源豐富的地區(qū)。把海上風(fēng)電開發(fā)和波浪能資源利用相結(jié)合，可以有效的提高海上風(fēng)電場的發(fā)電能力，提高整體發(fā)電系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，是解決海洋可再生能源綜合利用的有效途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了能夠更好地利用海洋中蘊含的能源，提供了一種浮式風(fēng)能與海洋波浪能聯(lián)合的發(fā)電系統(tǒng)，在海洋中利用無支撐立柱的半潛式浮式平臺建立了風(fēng)能、波浪能系統(tǒng)于一體的集成系統(tǒng)，形成一個整體的發(fā)電系統(tǒng)，充分利用海上可再生資源，從而達(dá)到提高浮式基礎(chǔ)利用率并降低總成本的目的，提高海上風(fēng)電場的整體經(jīng)濟(jì)性，降低風(fēng)能和波浪能發(fā)電的成本，有效推動其在工業(yè)上的應(yīng)用。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種新型浮式風(fēng)能-波浪能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，基于無支撐立柱的半潛浮式-振蕩水柱式波浪能集成發(fā)電平臺，包括海上風(fēng)電裝置和振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置5；所述的海上風(fēng)電裝置包括海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)1、塔筒2以及無支撐立柱的半潛浮式平臺；所述的無支撐立柱的半潛浮式平臺包括三根立柱6、浮箱4以及錨鏈3；

所述的振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置5套裝在立柱6外，固定安裝于浮箱4上；所述的振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置5包括浮筒7、波浪進(jìn)口8和空氣透平發(fā)電機(jī)10，浮筒7為“L”型筒體，其底部和浮箱4固連，浮筒7和立柱6間形成氣室9；浮筒7與浮箱4的固連端設(shè)有波浪進(jìn)口8，浮筒7的另一端設(shè)有出氣口，出氣口處安裝有空氣透平發(fā)電機(jī)10；使用時，將新型浮式風(fēng)能-波浪能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)放在水域中，在波浪作用下，波浪經(jīng)波浪進(jìn)口8進(jìn)入氣室9而形成上下振動的水柱，水柱作上下振動運動使氣室9內(nèi)的氣體往復(fù)通過氣室9上部的出氣口，進(jìn)而驅(qū)動空氣透平發(fā)電機(jī)10發(fā)電。

所述的氣室9采用錐形出氣口，保證氣流末端壓強(qiáng)增大，更快的推動空氣透平發(fā)電機(jī)10轉(zhuǎn)動，提高發(fā)電效率。

所述的波浪進(jìn)口8朝向波浪的主導(dǎo)方向，提高轉(zhuǎn)換效率。

所述的空氣透平發(fā)電機(jī)10采用雙向空氣透平發(fā)電機(jī)。

本發(fā)明的新型浮式風(fēng)能-波浪能聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)，振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置將水柱的上下往復(fù)運動轉(zhuǎn)化氣體的往復(fù)運動，進(jìn)而通過空氣透平發(fā)電機(jī)完成波浪能的發(fā)電。本發(fā)明充分利用了半潛平臺的底部浮箱和錨鏈。由于波浪能裝置會隨著波浪上下移動，該上下振動會導(dǎo)致發(fā)電效率降低，底部浮箱可減慢上下振動。錨鏈能夠進(jìn)一步防止波浪能裝置上下移動。

本發(fā)明采用無支撐立柱結(jié)構(gòu)，簡化了建造工藝，并且避免了支撐立柱產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)疲勞問題。比較傳統(tǒng)的三立柱半潛式風(fēng)機(jī)，本發(fā)明的水線面面積增大，因此穩(wěn)性慣性矩也較大，提高了浮式基礎(chǔ)的整體穩(wěn)性。

本發(fā)明的新型浮式風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)，振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置分別集成于無支撐立柱的半潛浮式平臺的每根立柱上，即每套集成系統(tǒng)包括三部波浪能發(fā)電裝置，可有效的提高波浪能的利用效率，降低成本。

本發(fā)明的有益效果：

1、無支撐立柱式半潛平臺，結(jié)構(gòu)簡單、施工便利、安裝成本較低、適用水深范圍廣。

2、將海上風(fēng)電同波浪能發(fā)電裝置相結(jié)合，共用海上平臺、變壓、輸電等設(shè)備，提高了系統(tǒng)的整體發(fā)電功率，增加了發(fā)電量和有效工作小時數(shù)，降低了投資成本。

3、波浪能裝置的周向?qū)ΨQ分布提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能。

4、該新型浮式風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)提高了深海海域的有效利用率，降低了建設(shè)成本和維修費用，充分利用現(xiàn)有的成熟風(fēng)機(jī)技術(shù)，促進(jìn)了波浪能裝置商業(yè)化的應(yīng)用，是一種可靠的深海可再生能源發(fā)電平臺。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的浮式風(fēng)能-波浪能集成系統(tǒng)立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置示意圖。

圖3是本發(fā)明的振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置工作原理圖。

圖中：1海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)；2塔筒；3錨鏈；4浮箱；5振蕩水柱式波浪能發(fā)電裝置；6立柱；7浮筒；8波浪進(jìn)口；9氣室；10空氣透平發(fā)電機(jī)。

具體實施方式