[發明專利]基于單樁平臺垂直軸風力機?兩向波浪能裝置?潮流能裝置集成結構

在審

• 申請號: 201710967635.2
• 申請日: 2017-10-18
• 公開（公告）號: CN107795431A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 任年鑫;馬哲;朱瑩;歐進萍;翟鋼軍;寧德志;周道成
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03B13/18
• 分類號: F03B13/18;F03B13/26;F03D9/00;F03D3/06
• 代理公司: 大連理工大學專利中心21200
• 代理人: 李曉亮

技術領域

本發明屬于海洋能利用領域，尤其涉及基于單樁平臺垂直軸風力機-兩向波浪能裝置-潮流能裝置集成結構。

背景技術

海上風能、波浪能和潮流能都是清潔可再生的海洋能源，可利用風力發電機將風力能轉換成電能，利用波浪發電裝置將波浪能轉換成電能，利用潮流發電裝置將潮流能轉換成電能。我國東部沿海的海上可開發風能資源不僅資源潛力巨大，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和潮流能資源也相對豐富。但由于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。

目前，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，其中，單樁式平臺以其施工便利、建造成本低、適用性強等優勢，應用最為廣泛。波浪能發電裝置的種類繁多，不拘一格，有點頭鴨式、波面筏式、波力發電船式、環礁式、整流器式、海蚌式、軟袋式、振蕩水柱式、多共振蕩水柱式、波流式、擺式、結合防波堤的振蕩水柱式、收縮水道式等十余種。

現有技術的不足是：波浪能發電裝置和潮流發電裝置的能量轉化率較低，單位發電成本較高，且缺少同時利用兩向及多向相對運動獲取波浪能的發電裝置結構系統。目前還非常缺少將垂直軸風力機、多向波浪能發電裝置、潮流能發電裝置集成為一體的海洋能源綜合開發結構系統。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于單樁平臺垂直軸風力機-兩向波浪能裝置-潮流能裝置集成結構，使三者共享支撐平臺結構和電力傳輸配套系統，提高海洋可再生資源綜合利用效率并降低發電成本。

本發明的技術方案：

基于單樁平臺垂直軸風力機-兩向波浪能裝置-潮流能裝置集成結構，包括垂直軸風力機1、兩向波浪能發電裝置2、位于兩向波浪能發電裝置2內的兩向液壓發電系統、塔架結構3、單樁支撐平臺結構4、潮流能發電裝置5和配套電力傳輸系統；所述的兩向液壓發電系統包括結構相同的垂向液壓系統與水平液壓系統；兩向液壓發電系統為多個，各兩向液壓發電系統并聯連接。垂直軸風力機1設置于塔架結構3上方，單樁支撐平臺結構4設于塔架結構3下方，潮流能發電裝置5設于水下的單樁支撐平臺結構4上。該集成結構利用上部的垂直軸風力機1獲取風能，利用設在塔架結構3水面處的垂向和水平兩向波浪能發電裝置2獲取波浪能，利用設在水下單樁支撐平臺結構4上的潮流能發電裝置5獲取潮流能。

所述的兩向波浪能發電裝置2通過水平活塞結構8與滑道式接觸裝置6連接，滑道式接觸裝置6與塔架結構3耦合連接，兩向波浪能發電裝置2通過滑道式接觸裝置6沿塔架結構3發生垂向運動。水平活塞結構8一端連接滑道式接觸裝置6，另一端深入水平液壓系統的液壓缸9中；垂向活塞結構7上端與套筒固接，垂向活塞結構7的下端深入垂向液壓系統的液壓缸9中，斜支撐桿兩端分別與塔架結構3和套筒固接。

所述的潮流能發電裝置5共兩個，通過伸臂結構19對稱設置于單樁支撐平臺結構4兩側，伸臂結構19的一端與潮流能發電裝置5固接，另一端與套在單樁支撐平臺結構4上的連接套筒結構18固接。

所述的兩向液壓發電系統包括兩個閉合回路，第一閉合回路由液壓缸9、第一單向入流閥10、節流閥11、液壓馬達12、發電裝置13、第一單向出流閥14依次連接構成；第二閉合回路由液壓缸9、第二單向入流閥15、節流閥11、液壓馬達12、發電裝置13、第二單向出流閥16構成。所述的兩向波浪能發電裝置2與塔架結構3之間能夠進行相對垂向運動和相對水平運動，進而帶動垂向活塞結構7及水平活塞結構8做壓縮或拉伸運動。當垂向活塞結構7及水平活塞結構8做壓縮運動時，帶動液壓缸9內的液體經第一單向入流閥10和節流閥11進入液壓馬達12，驅動其旋轉，從而帶動發電裝置13發電，最終液體經第一單向出流閥14回流至液壓缸9；當垂向活塞結構7及水平活塞結構8做拉伸運動時，帶動液壓缸9內的液體經第二單向入流閥15和節流閥11進入液壓馬達12驅動其旋轉，從而帶動發電裝置13發電，最終液體經第二單向出流閥16回流至液壓缸9內；節流閥11和儲能器17主要起到穩定液壓系統壓力及保護液壓系統安全的目的。

所述的垂直軸風力機1的葉片為2-6個，呈中心對稱分布。

所述滑道式接觸裝置6為4套，沿塔架結構3外側面對稱布置。

所述的潮流能發電裝置5是水平軸潮流發電機。