[發明專利]基于單樁式的風能-波浪能集成發電系統

在審

• 申請號: 201810212008.2
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108457805A
• 公開（公告）日: 2018-08-28
• 發明（設計）人: 施偉;唐業;李琳;寧德志;王凱;馬哲
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03D13/25;F03B13/18;E02D27/12
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠

本發明屬于海洋可再生能源利用技術領域，基于單樁式的風能?波浪能集成發電系統，包括風力發電系統和波浪能發電裝置；波浪能發電裝置為鴨式波浪能轉換裝置，其設在套筒上。鴨式波浪能轉換裝置包括鴨式捕能系統和液壓裝置，鴨式捕能系統對稱設置在單樁基礎兩側，其通過支撐軸連接到緊固裝置上，可繞支撐軸轉動；液壓裝置位于鴨式捕能系統和支撐軸之間，對稱設置在單樁基礎兩側，鴨式捕能系統通過擺動帶動內部的凸輪/鉸鏈機構，改變工作液體的壓力，帶動液壓裝置工作，推動發電機發電。該系統提高了海域的有效利用率，降低了建設成本和維修費用，充分利用現有的成熟風機技術，促進了波浪能裝置商業化的應用，是一種可靠的海上可再生能源發電平臺。

技術領域

本發明屬于海洋可再生能源利用技術領域，尤其涉及了一種風能-波浪能為一體的發電裝置，以單樁結構為基礎將風能和波浪能相結合的發電系統。

背景技術

風能是一種清潔的可再生能源。目前，海上風電已成為國際風電發展的新方向，備受各國關注。發展海上風能對于我國治理大氣霧霾、調整能源結構具有重要意義。我國沿海地區具有豐富的海上風能資源，海上風電開發潛力巨大。與陸上風能相比較，海上具有更加豐富的風資源而且風品質較好，不受地形的影響。另外，在風能豐富的地區通常具有豐富的波浪能，對波浪能的開發利用也成為當今的研究熱點之一。然而由于波浪能發電裝置能量轉化率低，發電成本較高，可靠度相對較低，在一定程度上限制了其商業化發展。如今，風能開發的技術相對較為成熟，尤其單樁式風機應用較為廣泛,目前世界上80％以上建成的海上風電場采用單樁基礎,單樁基礎具有良好的穩定性。雖然周期性波浪產生的電能不穩定、不連續,但在海風的作用下波浪會由隨機的湍流變成有規律的脈沖流，這為實現風能-波浪能的綜合利用提供了可能。

多能互補是解決海洋可再生能源綜合利用的有效途徑。將海上風力發電和波浪能發電相結合，可以有效地提高資源的利用率，提高發電能力，從而提高海洋可再生能源發電系統的經濟性、降低成本，進而使其向著商業化發展。

發明內容

本發明提供了一種固定式風能-波浪能集成發電系統，在海洋中建立風能、波浪能系統于一體的集成系統，使二者共享支撐結構和電力傳輸系統。該裝置有效地提高了可再生資源的利用率和能量的轉化率，在一定程度上降低了成本，具有較高的實用性。

本發明的技術方案：

一種基于單樁式的風能-波浪能集成發電系統，基于單樁基礎的風機-鴨式波浪能集成發電平臺，包括風力發電系統和波浪能發電裝置；

所述的波浪能發電裝置為鴨式波浪能轉換裝置，其設在套筒7上，位于海平面附近；所述的套筒7上設有一個帶有支撐軸的緊固裝置，即為緊固裝置3，兩片緊固裝置通過鉚釘8固定連接，位于海平面附近，套筒7有效降低鴨式波浪能轉換裝置對單樁基礎5的作用，達到保護單樁基礎5的作用；所述的鴨式波浪能轉換裝置包括鴨式捕能系統6和液壓裝置4，鴨式捕能系統6對稱設置在單樁基礎5兩側，鴨式捕能系統6通過支撐軸連接到緊固裝置3上，可繞支撐軸轉動；所述的液壓裝置4，位于鴨式捕能系統6和支撐軸之間，對稱設置在單樁基礎5兩側，鴨式捕能系統6通過擺動帶動內部的凸輪/鉸鏈機構，改變工作液體的壓力，從而帶動液壓裝置4工作，推動發電機發電；

所述的風力發電系統包括風機1、塔筒2、單樁基礎5和電力傳輸系統；所述的風機1為兆瓦級水平軸風力發電機，其通過塔筒2與單樁基礎5相連，單樁基礎5固定于海床。

所述的鴨式捕能系統6橫截面輪廓呈鴨頭形，鴨式捕能系統6前端迎浪部分面積較小，形狀根據需要進行設計，其后端背浪部分面積較大，采用圓弧形狀，有利于最大限度的捕獲波浪中的能量。

本發明的有益效果：

1、單樁風機結構簡單、施工便利、建造成本低、適用范圍廣。

2、同時收集風能和波浪能進行發電，可有效地提高平臺的利用率，提高集成系統的發電效率。