[發明專利]一種海上半潛式風能及波浪能集成發電設備

有效

• 申請號: 201910539715.7
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110296049B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 劉震卿;熊世樹;周青松
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F03D9/25
• 分類號: F03D9/25;F03B13/14;F03D13/25;B63B35/44
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 孔娜;曹葆青

本發明屬于海洋可再生能源利用相關技術領域，其公開了一種海上半潛式風能及波浪能集成發電設備，集成發電設備風力發電機構、半潛式平臺及多個波浪能發電機構，風力發電機構用于進行風力發電，其設置在半潛式平臺上；多個波浪能發電機構分別設置在半潛式平臺上，且波浪能發電機構用于消耗集成發電設備受到的波浪能來進行發電；集成發電設備受到波浪能作用產生振動時，波浪能發電機構限制半潛式平臺運動的同時消耗波浪能來進行發電及發生彈性變形而儲存能量；儲能結束后，波浪能發電機構通過彈性恢復力進行發電，由此通過消耗集成發電設備受到的波浪能進行發電的同時減小集成發電設備的振動幅度。本發明提高了發電效率及穩定性，實用性較強。

技術領域

本發明屬于海洋可再生能源利用相關技術領域，更具體地，涉及一種海上半潛式風能及波浪能集成發電設備。

背景技術

隨著世界經濟的快速發展，能源需求不斷增加，石油等不可再生能源加速減少，大量消耗的化石能源還導致一系列的環境問題，而風能作為一種清潔的可再生能源，可以很好地解決當今世界傳統能源緊缺和環境污染的問題，越來越受到人們的重視。目前，國內的風力發電項目主要集中在陸地上和淺海區域，但是深海區域的風力資源比陸地和近海區域更為豐富，而且風速更高更穩定，風電場的規模經濟效益會更好，故風力發電走向深海區域是必然趨勢。深海區域的較大水深和惡劣的環境條件，使得風機基礎從傳統的固定式發展到浮式基礎。

現有的浮式風機基礎主要有半潛式基礎、張力腿式基礎、單柱式基礎、多風機機組基礎以及混合基礎。目前，單柱式基礎使用最為廣泛，但是其產生的運動響應較大，而半潛式基礎可以通過水線面慣性矩來保證穩定，且吃水較小，投資成本相對較小，越來越受到歡迎使用。

處于深海區域的浮式風機平臺，成年累月的遭受風、浪、海域等載荷的作用，甚至遭受地震、海嘯等突發外力，對平臺結構的可靠性和安全性影響很大。傳統的半潛式基礎在復雜的深海區域仍會產生較大的運動響應，加劇平臺的振動，降低系統的穩定性，從而降低了風機的發電效率。相應地，本領域存在著發展一種發電效率較好的海上半潛式風能及波浪能集成發電設備的技術需求。

發明內容

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種海上半潛式風能及波浪能集成發電設備，其基于現有浮式風機的特點，研究及設計了一種發電效率較好的海上半潛式風能及波浪能集成發電設備。所述集成發電設備利用機械發電結構可以對半潛式平臺進行有效的耗能，從而減小半潛式平臺的振動，增強了所述集成發電設備的穩定性，同時機械發電結構可以通過發電機將消耗的能量轉換為電能，極大地增加了集成發電設備的發電效率，適用性較強。

為實現上述目的，本發明提供了一種海上半潛式風能及波浪能集成發電設備，所述集成發電設備包括風力發電機構、半潛式平臺及多個波浪能發電機構，所述風力發電機構用于進行風力發電，其設置在所述半潛式平臺上；多個所述波浪能發電機構分別設置在所述半潛式平臺上，且所述波浪能發電機構用于消耗所述集成發電設備受到的波浪能來進行發電，由此所述集成發電設備同時實現了風力發電和波浪能發電；

所述集成發電設備受到波浪能作用產生振動時，所述波浪能發電機構限制所述半潛式平臺運動范圍的同時消耗波浪能來進行發電及發生彈性變形而儲存能量；儲能結束后，所述波浪能發電機構通過彈性恢復力進行運動以發電，由此通過消耗所述集成發電設備受到的波浪能進行發電的同時減小所述集成發電設備的振動幅度。

進一步地，所述半潛式平臺包括相連接的主柱及多個浮筒，多個所述浮筒繞所述主柱均勻排布，所述波浪能發電機構設置在所述浮筒上，所述半潛式平臺設置在所述主柱上。

進一步地，所述半潛式平臺還包括多個系泊錨索，所述系泊錨索的一端連接于所述浮筒，另一端用于連接海底錨固點。

進一步地，所述浮筒為階梯狀的圓柱體，其包括基柱及上柱，所述上柱設置在所述基柱上；所述基柱的直徑大于所述上柱的直徑。