CN102155352B - 漂浮式水上风力发电设备 - Google Patents

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Abstract

漂浮式水上风力发电设备，包括底座、风力发电机，风力发电机的叶片部分通过支架固定在底座上，风力发电机的发电机部分设置于底座内，底座具有可漂浮于水面上的浮筒式结构，风力发电机的电源输出端经稳压设备与储能电池连接，或者直接通过变电设备及电缆输送到陆地电网。本发明漂浮式水上风力发电设备将风力发电机的发电机部分设置于底座内，降低了整个设备的重心，提高了设备的平衡性能，使其在风浪中不易倾倒；本发电设备与船连接，形成驳船式风力发电设备，也可以在底座下部放下固定锚，形成固定式水上风力发电设备。本漂浮式发电设备可加载各类设备，包括但不限于通讯、导航、变电、定位、武器***等，并为其提供水上漂浮基座和电力能源。

Description

漂浮式水上风力发电设备
技术领域
本发明涉及一种风力发电设备，尤其涉及漂浮于水面上的风力发电设备，属于风力发电技术领域。
背景技术
随着全球经济的发展和能源需求的不断增加，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力。可再生能源的开发使用变得越来越重要，尤其是可再生的清洁能源更是受到追捧，其中就包括风能。近年来，国际上风力发电产业得到了快速发展，风力发电机逐渐普及。中国国内，政府大力扶持风电企业、风电项目，促使国内的风电科研水平及产业技术水平都得到迅猛提高，跻身于发达国家水平。
在我国，可开发利用的风能储量约10亿千瓦，其中陆地上风能储量约2.5亿千瓦，而海上可以开发和利用的风能储量达7.5亿千瓦。可见海上风能储量十分可观，然而国内海上风电项目甚少，主要原因是风电机不易固定，施工难度大，建造成本高造成的。
经检索发现，中国专利CN201020127931.5，涉及一种漂浮式水上风力发电船，其在扇形体结构的船体上设置楔形导风罩，导风罩内安装有垂直轴风轮组，船体内设置有与风机垂直轴连接的旋转活塞泵，旋转活塞泵的输出口经管道与冲击式水轮发电机连接。运行过程中，风机叶片带动垂直轴旋动，使旋转活塞泵工作，船体内蓄水池中的水被源源不断的压入水轮发电机，从而使水轮发电机转动发电。该技术方案结构复杂，制造成本高，船体笨重，运行效率低下；虽然船体在楔形导风罩的作用可实现自行调整方向，但在低风速情况下往往难以实现，并且船体通过系船缆、固定桩固定，其固定方式局限性强，并且打固定桩也比较耗时耗力。
发明内容
本发明要解决技术问题是：克服上述现有技术的缺陷，提供一种漂浮式水上风力发电设备。
为了解决以上技术问题，本发明的一种漂浮式水上风力发电设备，包括风力发电机，其特征在于：还包括底座、所述风力发电机的叶片部分通过支架固定在底座上，风力发电机的发电机部分设置于底座内，所述底座具有可漂浮于水面上的浮筒式结构，风力发电机的电源输出端经稳压设备与储能电池连接，或者直接通过变电设备及电缆并入陆地电网。
进一步的，所述底座下部通过绳索或者锁链固定有可收起的十字锚，十字锚形状和底部设置的凹槽相符合，以便船舶拖曳时减小阻力。
本发明漂浮式水上风力发电设备将风力发电机的发电机部分设置于底座内，降低了整个设备的重心，提高了设备的平衡性能，使其在风浪中不易倾倒；本发电设备可通过绳索或者锁链与船连接，形成驳船式风力发电设备，也可以在底座下部放下固定锚，形成固定式水上风力发电设备。
为了进一步提高设备的平衡性能，所述底座固定有多个沿其***均匀分布的浮筒，建议底座通过横臂与周围的浮筒固定，底座稳定性更好，多浮筒的组合结构具备更强的抗暴风、抗沉没能力。所有底座或者浮筒大小可以类似，浮筒上可设置有辅风力发电机设备，辅风力发电机设备的电源输出端经稳压设备与底座内的储能电池连接，或者直接通过变电设备及电缆并入陆地电网；浮筒上还可安装有通讯平台、导航设备平台、变电设备平台、定位设备平台、武器***平台中的一种或几种。
本发明漂浮式水上风力发电设备的风力发电机可以是传统的水平轴风力发电机，也可以是垂直轴风力发电机。若采用水平轴风力发电机，则机头(叶片部分)通过转动轴承固定在支架顶端，机头内通过换向齿轮将扭矩经设置于支架内的垂直轴传递至发电机；若采用垂直轴风力发电机，则垂直发电机的垂直轴与发电机连接。本发明建议采用可以升降式水平轴风力发电机或可以升降式垂直轴风力发电机。
除此之外，本发明漂浮式水上风力发电设备的风力发电机上方还安装有与水平面呈15°～45°(优选30°)夹角的辅转动叶片模块，辅转动叶片模块通过伞齿轮组与风力发电机的垂直轴连接。由于海上、湖泊上的风向往往带有一定的俯冲角度，加之设备在波浪中会上下颠簸，辅转动叶片模块正好利用了前述两种能量，将其转化为垂直轴的转动能量，从而更高效的利用能源。并且对于水平轴风力发电机而言，所述辅转动叶片模块设置于叶片部分后方，穿过风力发电机叶片部分的气流依然会带动辅叶片模块继续转动，进一步提高能源利用率。
本发明漂浮式水上风力发电设备上还可以加载有太阳能发电设备。具体地说，所述支架上固定太阳能板，太阳能板的电源输出端经整流电路与储能电池连接，或直接通过变电设备及电缆并入陆地电网。储能电池可为漂浮式水上风力发电设备上装载的设备平台(如通讯平台、导航设备平台、变电设备平台、定位设备平台、武器***平台)供电。
为了防雷击，所述支架顶端设置有通过导体与水面连接的避雷针。
可见，本发明构思奇巧，结构简单、小巧，机械传动简单，发电效率高，抗风暴、抗沉没能力强，可在江河、湖泊、近海、远海广泛使用。预计推出之后，将受到业内普遍欢迎，具有良好的市场前景。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1是本漂浮式水上风力发电设备实施例1结构示意图。
图2是实施例1底座与浮筒连接关系示意图。
图3是十字锚俯视结构示意图。
图4是实施例1电路部分连接示意图。
图5是本漂浮式水上风力发电设备实施例2结构示意图
图6是底座与浮筒紧密式连接示意图。
具体实施方式
实施例1
如图1-4所示，本实施例的漂浮式水上风力发电设备，包括：底座1、水平轴风力发电机4，水平轴风力发电机4的叶片部分41通过支架2固定在底座上，水平轴风力发电机4的发电机部分42设置于底座1内，所述底座1具有可漂浮于水面上的浮筒式结构，水平轴风力发电机4的电源输出端经稳压设备43与储能电池44连接。本实施例中，底座4下部通过绳索或者锁链固定有可收起的如图3所示结构的十字锚6，十字锚形状与底座底部设置有的凹槽相符合，以便船舶拖曳时减小阻力。水平轴风力发电机4的电源输出端也可直接通过变电设备及电缆并入陆地电网。
为了提高抗风暴防倾倒能力，如图1、2所示的本实施例中，底座1固定有多个沿其***均匀分布的浮筒7。本例中底座1通过横臂8与周围的浮筒7固定，这种结构使底座稳定性更好。除此之外，浮筒与底座的连接方式也可采用如图6所示的紧密连接方案。为了更近一步的提高设备的抗风暴防倾倒能力，浮筒底7盘通过绳索固定有可收起的十字锚6′，此处十字锚6′也采用如图3所示结构的十字锚结构。
浮筒上可以设置有辅风力发电机设备，辅风力发电机设备的电源输出端经稳压设备与底座内的储能电池连接，或者直接通过变电设备及电缆并入陆地电网。浮筒上还设置有安装有通讯平台、导航设备平台、变电设备平台、定位设备平台、武器***平台中的一种或几种。组合方式可根据实际需要调整，适应性强。储能电池可作为个平台的供电设备。
如图1所示，机头(叶片部分)通过转动轴承5固定在支架2顶端，机头内通过换向齿轮将扭矩经设置于支架2内的垂直轴3传递至发电机42。机头部分可随着风向的改变而快速调整方向，使其始终面对迎风方向。
如图1所示的本实施例中，风力发电机上4方还安装有与水平面呈15°～45°(优选30°)夹角的辅转动叶片模块10，辅转动叶片模块10通过伞齿轮组与风力发电机的垂直轴3连接。由于海上、湖泊上的风向往往带有一定的俯冲角度，加之设备在波浪中会上下颠簸，辅转动叶片模块正好利用了前述两种能量，将其转化为垂直轴的转动能量，从而更高效的利用能源。并且对于水平轴风力发电机而言，所述辅转动叶片模块设置于叶片部分后方，穿过风力发电机叶片部分的气流依然会带动辅叶片模块继续转动，进一步提高能源利用率。
本例中，支架2顶端设置有通过导体与水面连接的避雷针9。提高设备的防雷性能。
本发电设备上还可装载太阳能发电设备，太阳能板可固定于支架上，太阳能板的电源输出端经整流电路与储能电池连接。所述支架上还可装载有其他设备平台，如通讯平台、导航设备平台、变电设备平台、定位设备平台、武器***平台等，储能电池可作为个平台的供电设备。
实施例2
如图6所示的实施例，与实施例1的区别在于，风力发电机采用垂直轴风力发电机4′，其叶片部分41′直接带动垂直轴3′旋转，垂直轴3′下部与发电机42连接，从而实现风力发电。垂直轴风力发电机无需调节即可适应任意风向，结构简单，驱动更直接，效率更高。图中其余标号示意参见图1。
图2和图6的圆形浮筒也可以是正六边形，可以是大小类似，便于组合。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (9)

1.漂浮式水上风力发电设备，包括风力发电机，其特征在于：还包括底座、所述风力发电机的叶片部分通过支架固定在底座上，风力发电机的发电机部分设置于底座内，所述底座具有可漂浮于水面上的浮筒式结构，风力发电机的电源输出端经稳压设备与储能电池连接，或者直接通过变电设备及电缆并入陆地电网；所述风力发电机上方安装有与水平面呈15°～45°夹角的辅转动叶片模块，所述辅转动叶片模块通过伞齿轮组与风力发电机的垂直轴连接。
2.根据权利要求1所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述底座下部通过绳索或者锁链固定有可收起的十字锚。
3.根据权利要求2所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述底座固定有多个沿其***均匀分布的浮筒，所述浮筒通过横臂或者锁链与底座固定。
4.根据权利要求3所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述浮筒底盘通过绳索或者锁链固定有可收起的十字锚。
5.根据权利要求3所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述浮筒上设置有辅风力发电机设备、通讯平台、导航设备平台、变电设备平台、定位设备平台、武器***平台中的一种或几种，所述辅风力发电机设备的电源输出端经稳压设备与底座内的储能电池连接，或者直接通过变电设备及电缆并入陆地电网。
6.根据权利要求3或4或5所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述风力发电机为可以升降式水平轴风力发电机或可以升降式垂直轴风力发电机。
7.根据权利要求6所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述支架上还固定有太阳能板，所述太阳能板的电源输出端经整流电路与储能电池连接，或者直接通过变电设备及电缆并入陆地电网。
8.根据权利要求7所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述支架上安装有通讯平台、导航设备平台、变电设备平台、定位设备平台、武器***平台中的一种或几种。
9.根据权利要求8所述漂浮式水上风力发电设备，其特征在于：所述支架顶端设置有通过导体与水面连接的避雷针。
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