[發明專利]一種漂浮式風能-波浪能聯合發電裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201911342234.3
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN111042978B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 司玉林;陳政;孫吉莉;曾煒健;譚銘;錢鵬;張大海
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22;F03B13/18;B63B35/44;F03D9/00;F03D13/25
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 馬士林

本發明公開了一種漂浮式風能?波浪能聯合發電裝置及其控制方法，屬于海洋可再生能源利用技術領域，包括風力發電模塊、波浪能發電模塊和漂浮式平臺，波浪能發電模塊通過多組鉸鏈結構安裝在漂浮式平臺外側，波浪能發電模塊的浮子在波浪作用下通過連接臂帶動液壓缸往復運動和液壓系統運轉，從而驅動液壓馬達和液壓發電機發電；液壓系統的控制方法：實時檢測平臺的運動并通過可調式節流閥調節液壓系統流量，從而控制液壓缸往復運動的阻尼，有效降低聯合發電平臺的運動響應。本發明在同一個支撐結構上完成，降低了發電的成本，是一種可靠的海上可再生能源發電平臺。液壓系統的控制方法有助于改善系統運動穩定性。

技術領域

本發明涉及海洋可再生能源利用技術領域，具體地說，涉及一種漂浮式風能-波浪能聯合發電裝置及其控制方法。

背景技術

風力發電是目前最具大規模工業化發展前景的可再生能源，海上風電已經成為國際風電發展的新方向，備受各國關注。隨著陸上風電的利用逐漸飽和，海上風電在整個能源架構中的占比逐年上升，發展海上風能對我國的能源結構調整和可持續發展具有重要意義。

相較于陸上，海上具有更加豐富和穩定的風能資源，尤其是深遠海區域，因此適用于深水環境的浮式風機技術也越發受到關注。但浮式風機面臨高昂的海底電纜建設費用以及海上惡劣的海況，如何降低海上風電的平準化度電成本(LCOE)是浮式風機發展的關鍵。

海上蘊藏著巨大的波浪能資源，對波浪能的開發是當今的研究熱點之一，波浪能利用技術日漸成熟，但是波浪能發電裝置轉換率較低，單位發電成本較高，限制了其工業化化的應用。

把海上風電開發和波浪能資源利用結合起來，可以有效提高海上風電場的發電能力并通過波浪能裝置提高浮式風機的可靠性與安全性。風能-波浪能多能互補利用的方法是解決海洋可再生能源綜合利用的有效途徑，可以有效緩解沿海城市供電緊張的難題。如公布號為CN109026542A的中國專利文獻公開的一種漂浮式風能-波浪能聯合發電系統，該聯合發電系統以半潛漂浮式平臺為基礎將風能和波浪能裝置相結合，實現了海上可再生能源的開發，但是其波浪能裝置采用空氣透平的方式來實現發電，其發電效率不高，由于在海上設置這樣一個裝置需要花費大量成本，而無法達到較高的發電效率，容易造成資源浪費。

發明內容

本發明的目的為提供一種漂浮式風能-波浪能聯合發電裝置及其控制方法，其發電效率高，充分利用海上可再生能源，降低風能和波浪能的發電成本。

為了實現上述目的，一方面，本發明提供的漂浮式風能-波浪能聯合發電裝置包括風力發電模塊、波浪能發電模塊和漂浮式平臺，風力發電模塊包括塔筒以及設置于塔筒頂端的風力發電機；漂浮式平臺設置于塔筒的底端，漂浮式平臺通過錨鏈與海床連接；

波浪能發電模塊包括固定在漂浮式平臺側面的液壓系統、通過連接臂鉸接在漂浮式平臺側面的浮子，以及鉸接在漂浮式平臺與連接臂之間的液壓缸；浮子在海水的作用下上下起伏，帶動連接臂上下擺動，同時液壓缸做往復運動，驅動液壓系統運轉并帶動液壓馬達和液壓發電機旋轉發電；

液壓系統包括可調式節流閥和液控單向閥，所述可調式節流閥用于調節液壓系統流量，從而控制所述液壓缸往復運動的阻尼，并通過所述液壓缸與所述浮筒之間的相互作用力減小漂浮式平臺的運動響應；所述液控單向閥用于封閉液壓系統油路和鎖定液壓缸，實現波浪能發電裝置的停機。

上述技術方案中，以漂浮式平臺為基礎將風能和波浪能模塊相結合，集成為一個聯合發電裝置，充分利用海上可再生能源，降低風能和波浪能的發電成本，通過漂浮式平臺可以擴大使用范圍，適用水深更大，應用更加廣泛，同時通過控制波浪能發電裝置降低平臺載荷，提高集成發電系統的可靠性與安全性，有效推動其在工業上的應用。是未來海上風電發展的趨勢。