[發明專利]一種兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺

有效

• 申請號: 202110287907.0
• 申請日: 2021-03-17
• 公開（公告）號: CN113135272B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 姜勝超;謝凌宇;張桂勇;宗智;孫哲;孫雷;周波;周力;張之凡
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: B63B35/44
• 分類號: B63B35/44;H02S10/10;F03B13/20;F03B13/24;F03D9/25
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 修睿;李洪福

1.一種兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，包括水上部分和水下部分，所述水上部分包括作為甲板平臺的浮式海洋平臺，所述甲板下方設置整流氣體管道，甲板中部設置兩個渦輪機，與整流氣體管道連接；所述甲板上方安裝用于將風能轉化為電能的垂直軸風機發電裝置，用于將太陽能轉化為電能的太陽能光伏發電裝置設置于所述垂直軸風機桿狀結構頂端，其間通過萬向軸相連；所述水下部分包括立柱和浮箱，所述浮箱上設置用于將波浪能轉化為機械能的振蕩浮子波浪發電裝置，所述振蕩浮子波浪發電裝置采用雙空腔結構，下空腔設置有液壓系統，浮子帶動液壓桿往復運動推動液壓馬達轉動從而驅動發電機發電，將機械能轉化為電能，上空腔連接所述整流氣體管道，氣體管道出口連接甲板下方渦輪機；所述立柱內設置用于將波浪能轉化為機械能的振蕩水柱波浪發電裝置，內部設有氣室和連接部，氣室通過甲板下方的整流氣體管道連接另一個渦輪機的進氣口；所述整流氣體管道連接各氣室和空腔，將氣室中和空腔中的空氣分別導至甲板下方的兩個渦輪機，甲板下方的兩個渦輪機轉向相同。

2.根據權利要求1所述的兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，所述振蕩水柱波浪發電裝置，所述立柱為空腔結構，包括氣體管道和氣室，所述氣室是由立柱內側壁和氣體管道組成的空腔，平臺甲板下方設置氣體孔道，所述氣體孔道連接安裝渦輪發電裝置的進氣口，工作時立柱空腔下方充滿海水，立柱空腔上方充滿空氣，基于波浪的起伏使得空腔內空氣發生變化，閥門開啟時，空氣經過連接部進入氣室，進而進入整流氣體管道到達甲板中部渦輪機發電裝置的進氣口，推動渦輪機轉動，從而將機械能轉化為電能。

3.根據權利要求1所述的兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，所述振蕩水柱波浪發電裝置的自振頻率通過下式獲得：

其中：g為重力加速度；T為波浪周期；S為氣室的截面面積；D為水柱高度。

4.根據權利要求1所述的兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，所述振蕩浮子波浪發電裝置包括上空腔和下空腔，所述振蕩浮子與海水接觸，隨著波浪做起伏運動，下空腔設置有液壓系統，浮子帶動液壓缸內的液壓桿往復運動，經過單向閥將油箱內的液壓油排入蓄能器中儲存，當蓄能器到達一定壓力時，電磁閥打開，釋放液壓油，推動液壓馬達轉動，從而驅動發電機發電，將機械能轉化為電能，液壓油釋放后，蓄能器內壓力降至初始值，電磁閥關閉，蓄能器充油，進入下一個循環，蓄能器與液壓回路之間設置用于控制蓄能器開關的手動閥，電磁閥與液壓系統之間設置控制液壓馬達轉速的調速閥；上空腔連接甲板下方整流氣體管道，各振蕩浮子波浪發電裝置的氣體管道出口經過整流，連接甲板下方渦輪機進氣口，推動渦輪機轉動，將機械能轉化為電能。

5.根據權利要求1～4任一項所述的兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，所述振蕩浮子波浪發電裝置浮子垂蕩自振頻率通過下述公式獲得：

其中：M為浮子質量；a₃₃為附加質量；ρ為海水密度；A為浮子內水面面積；K繩索下方彈簧剛度。

6.根據權利要求1所述的兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，所述太陽能光伏發電裝置包括光伏太陽能電板，所述光伏太陽能電板下端固定設置在垂直軸風機桿狀結構上端，并在連接處裝有萬向軸，可調整太陽能電池板的朝向，其用于保持光伏太陽能電板面向陽光，所述光伏太陽能電板的輸出端連接有熱能發電機，將太陽能轉化為電能。

7.根據權利要求1所述的兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，所述垂直軸風機發電裝置包括葉片和連接支架，所述連接支架與所述葉片固定連接，所述連接支架轉動連接在所述垂直軸風機桿狀結構上，垂直軸風力機葉片轉動帶動發電機轉子轉動，從而產生電能。

8.根據權利要求1所述的兼具風能、太陽能與波浪能發電的浮式海洋平臺模塊與海洋平臺，其特征在于，所述浮箱通過斜拉錨或張力腿錨系泊于海底。