CN109356772A - 一种浮式海洋能发电*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了本发明的一种浮式海洋能发电***，通过缆绳固定在海底，其特征在于，包括数量相等的多个垂直轴水轮机发电装置和多个振荡浮子式波浪能发电装置，共用一个输电装置；所述的多个垂直轴水轮机发电装置通过其各自的转轴下端可旋转地固定于一个下支撑水平平台；每个垂直轴水轮机发电装置的上方均设置有一个振荡浮子式波浪能发电装置；各振荡浮子式波浪能发电装置的上端固定在一个上支撑水平平台上。本发明发电效率高，结构简单，易于安装。

Description

一种浮式海洋能发电***
技术领域
本发明属于海洋可再生能源技术领域，涉及一种浮式海洋能发电***。
背景技术
伴随着石油和煤炭等石化燃料的过度消耗，像太阳能、风能等可再生能源的开发利用越来越受到世界各国的重视。海洋能作为一种清洁可再生能源，具有可预测性强，蕴藏量丰富，清洁无污染的特点，越来越成为各国关注的焦点。
波浪能发电装置以波浪上下起伏产生的能量作为动力发电，常见的发电装置有波流式、摆式、振荡水柱式、振荡浮子式等。振荡浮子式波浪能发电装置的工作原理是：直接与海水接触的浮体随着波浪做起伏运动，将波浪能转换为浮体所持有的机械能。另外，浮体的运动带动其中间的机械传动装置运动，该机械传动装置除了起到增速以及传递能量的作用外，还能将浮体的往复运动转换为单向的旋转运动。最后，通过发电机将机械传动装置传递过来的机械能转换为电能。
在海洋中，潮流能和潮汐能是一对孪生兄弟，都是海水受月球和太阳的引力作用而产生的动能，是一种可再生能源。潮流能是潮水在水平运动时所含有的动能。潮流能发电装置是以利用海水水平方向的流动进行发电，目前研究方向主要包括水平轴和垂直轴水轮机两种，与水平轴水轮机相比，垂直轴水轮机叶片转动与流向无关，可以更加充分利用潮流能资源；潮流能发电装置安装形式可分为以底座形式布置在海床上、依靠浮体漂浮在水面上、依靠于工程设施悬浮于水体中。
现有技术的波浪能发电装置及潮流能发电装置大多效率低、使用范围较窄，推广性差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种浮式海洋能发电***，充分利用波浪能资源与潮流能资源，结合利用振荡浮子式的波浪能发电装置和垂直轴水轮机式潮流能发电装置的优势，提高整体发电***的效率和经济性。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案。
本发明的一种浮式海洋能发电***，通过缆绳固定在海底，其特征在于，包括数量相等的多个垂直轴水轮机发电装置和多个振荡浮子式波浪能发电装置，共用一个输电装置；所述的多个垂直轴水轮机发电装置通过其各自的转轴下端可旋转地固定于一个下支撑水平平台；每个垂直轴水轮机发电装置的上方均设置有一个振荡浮子式波浪能发电装置；各振荡浮子式波浪能发电装置的上端固定在一个上支撑水平平台上。
优选地，包括三个垂直轴水轮机发电装置和三个振荡浮子式波浪能发电装置。
进一步地，所述的垂直轴水轮机发电装置，包括垂直轴水轮机和水轮发电机，垂直轴水轮机的水轮机叶片通过叶片安装架固定设置在一个转轴上；转轴通过轴承设置在下支撑水平平台上。
进一步地，所述的振荡浮子式的波浪能发电装置包括浮子、连杆、含有波浪能发电机的能量转换装置；所述的浮子、能量转换装置分别穿插安装在连杆的上方和下方。
进一步地，所述的能量转换装置内的波浪能发电机由转轴进行驱动，实现能量输出。
进一步地，所述的垂直轴水轮机的水轮机叶片为变偏角直线型叶片。
进一步地，所述的垂直轴水轮机的水翼为对称翼型NACA0012。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明充分利用波浪能资源与潮流能资源，结合利用振荡浮子式的波浪能发电装置和垂直轴水轮机式潮流能发电装置的优势，提高了整体发电***的效率和经济性，并易于推广应用。
附图说明
图1是本发明浮式海洋能发电***的一个实施例的结构示意图。
图2是本发明的一个实施例的正视图。
图3是本发明的一个实施例的垂直轴水轮机式潮流能发电装置的结构示意图。
图中，100上支撑水平平台，230下支撑水平平台，110浮子，120连杆，130能量转换装置，200叶片安装架,210水轮机叶片，220转轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1是本发明浮式海洋能发电***的一个实施例的结构示意图。图2是该实施例的正视图。如图所示，本发明实施例浮式海洋能发电***，通过缆绳固定在海底，包括数量相等的多个垂直轴水轮机发电装置和多个振荡浮子式波浪能发电装置，共用一个输电装置。每个垂直轴水轮机发电装置通过其转轴220下端可旋转地固定于一个下支撑水平平台230上。每个垂直轴水轮机发电装置的上方均设置有一个振荡浮子式波浪能发电装置；各振荡浮子式波浪能发电装置的上端固定在一个上支撑水平平台100上。
所述的垂直轴水轮机发电装置，包括垂直轴水轮机和水轮发电机，垂直轴水轮机的水轮机叶片210通过叶片安装架200固定设置在一个转轴220上；转轴220通过轴承设置在下支撑水平平台230上。
所述的振荡浮子式的波浪能发电装置包括浮子110、连杆120、含有波浪能发电机的能量转换装置130；所述的浮子110、能量转换装置130分别穿插安装在连杆120的上方和下方。
所述的能量转换装置130内的波浪能发电机由转轴220进行驱动，实现能量输出。
本发明浮式海洋能发电***在实际运行中，通过振荡浮子式波浪能发电装置和垂直轴水轮机式潮流能发电装置同时获取电能的海洋能发电装置。振荡浮子式波浪能发电装置的浮子110处于漂浮状态，其上表面位于水平面附近，当波浪传递过来，各浮子110将随着水面高度的变化而在连杆120上做上下运动，进而通过能量转换装置130将机械能转化为电能；由于本发明浮式海洋能发电***通过缆绳固定在海底，当海流沿任意方向流向垂直轴水轮机发电装置时，由于各个浮子110的存在，水轮机叶片210会随着潮流方向的变化而发生旋转，从而使海流更加合理有效的流向水轮机，提高垂直轴水轮机的发电效率。垂直轴水轮机叶片210在来流作用下转动，进而带动能量转换装置130中垂直轴水轮机式波浪能发电装置的发电机转动，将波浪能转化为电能。
如附图3所示，垂直轴水轮机采用的是变偏角直线型叶片，水翼选用了所有翼型中阻力是最小的对称翼型，选取了典型的对称翼型NACA0012。因而，这种垂直轴水轮机具有结构简单、运行平稳、容易启动的优点。
本发明的优选方案，采用三套振荡浮子式波浪能发电装置和三套垂直轴水轮机式潮流能发电装置。其三套垂直轴水轮机式潮流能发电装置在任意来流作用下转动方向不尽相同，每一个转动的水轮机所带动的水流都将对其他的水轮机产生有利影响，进而大大提升了水轮机的转速，提高装置的发电效率。

Claims (7)

1.一种浮式海洋能发电***，通过缆绳固定在海底，其特征在于，包括数量相等的多个垂直轴水轮机发电装置和多个振荡浮子式波浪能发电装置，共用一个输电装置；所述的多个垂直轴水轮机发电装置通过其各自的转轴(220)下端可旋转地固定于一个下支撑水平平台(230)上；每个垂直轴水轮机发电装置的上方均设置有一个振荡浮子式波浪能发电装置；各振荡浮子式波浪能发电装置的上端固定在一个上支撑水平平台(100)上。
2.根据权利要求1所述的一种浮式海洋能发电***，其特征是，包括三个垂直轴水轮机发电装置和三个振荡浮子式波浪能发电装置。
3.根据权利要求1或2所述的一种浮式海洋能发电***，其特征是，所述的垂直轴水轮机发电装置，包括垂直轴水轮机和水轮发电机，垂直轴水轮机的水轮机叶片(210)通过叶片安装架(200)固定设置在一个转轴(220)上；转轴(220)通过轴承设置在下支撑水平平台(230)上。
4.根据权利要求1或2所述的一种浮式海洋能发电***，其特征是，所述的振荡浮子式的波浪能发电装置包括浮子(110)、连杆(120)、含有波浪能发电机的能量转换装置(130)；所述的浮子(110)、能量转换装置(130)分别穿插安装在连杆(120)的上方和下方。
5.根据权利要求1或2所述的一种浮式海洋能发电***，其特征是，所述的能量转换装置(130)内的波浪能发电机由转轴(220)进行驱动，实现能量输出。
6.根据权利要求3所述的一种浮式海洋能发电***，其特征是，所述的垂直轴水轮机的水轮机叶片(210)为变偏角直线型叶片。
7.根据权利要求3所述的一种浮式海洋能发电***，其特征是，所述的垂直轴水轮机的水翼为对称翼型NACA0012。
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