一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別涉及一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)。它包括漂浮式基礎(chǔ)、風(fēng)力機(jī)、塔架、風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)、垂直軸水輪機(jī)、錨鏈和過水管道。其特征是：漂浮式基礎(chǔ)主體通過張錨鏈連接抓力錨固定于海底；風(fēng)力機(jī)和塔架安裝于漂浮式平臺(tái)的中心位置；過水管道和垂直軸水輪機(jī)布放于風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)的周圍；風(fēng)力機(jī)和水輪機(jī)發(fā)電通過輸電線聯(lián)網(wǎng)，發(fā)出的電力實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。本發(fā)明采用越波式波浪能裝置的設(shè)計(jì)，能夠利用越波水體提高整體裝置的穩(wěn)定性；風(fēng)力機(jī)和水輪機(jī)發(fā)電通過輸電線聯(lián)網(wǎng)，發(fā)出的電力實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)；主體裝置采用了漂浮式基礎(chǔ)，形式簡(jiǎn)單，便于安裝和轉(zhuǎn)移。
【專利說明】一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于新型可再生能源技術(shù)和海洋裝備領(lǐng)域，特別是一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)。

【背景技術(shù)】
[0002]地球表面有70%的面積被海水所覆蓋，海水中蘊(yùn)藏巨大的波浪能，作為可再生能源，波浪能具有巨大的開發(fā)潛力。隨著海洋對(duì)人類社會(huì)的意義日趨重要，水中人工系統(tǒng)的研究發(fā)展對(duì)國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)利益、科學(xué)研究的重要性也越來越大，海洋可再生能源的利用問題也越來越受到廣大研究者們的重視。與波浪能相比，我國(guó)的風(fēng)能資源更為豐富，分布更為廣泛，風(fēng)能發(fā)電技術(shù)也更為成熟。近幾年來，海上風(fēng)能由于資源豐富、風(fēng)速穩(wěn)定、對(duì)環(huán)境負(fù)面影響較小等特點(diǎn)，得到了迅速的發(fā)展。然而，我國(guó)的海上風(fēng)電開發(fā)還限于潮間帶和淺海區(qū)域，風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)采用重力式基礎(chǔ)和樁式基礎(chǔ)，對(duì)于風(fēng)力資源更為豐富的深海地區(qū)研究較少。而據(jù)美國(guó)國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)分析，深水海域的風(fēng)能資源具有極大的開發(fā)潛力和價(jià)值，其開發(fā)利用技術(shù)將會(huì)是未來世界風(fēng)電技術(shù)發(fā)展中的一個(gè)重要方向。綜上所述，我國(guó)波浪能和海上風(fēng)能資源都非常豐富，開發(fā)波浪能和海上風(fēng)能綜合利用技術(shù)是勢(shì)在必行的，綜合考慮波浪能與海上風(fēng)能在地域分布特點(diǎn)上的相似性，開展海上波浪能-風(fēng)能綜合利用技術(shù)研究存在可觀的產(chǎn)業(yè)前景，對(duì)于我國(guó)節(jié)能減排總體戰(zhàn)略布局也具有重要戰(zhàn)略意義。
[0003]目前，海上波浪能-風(fēng)能綜合利用技術(shù)還處于探索階段，鮮見較為成熟的設(shè)計(jì)方案。其中一種是基于海上油氣田平臺(tái)技術(shù)的三浮體漂浮式風(fēng)力機(jī)WindFloat，在其浮體基礎(chǔ)上加入振蕩水柱式發(fā)電設(shè)計(jì)或者在其中間位置加入振蕩浮子式點(diǎn)吸收波浪能裝置。另一種是美國(guó)ITI Energy公司提出的一種基于駁船式漂浮式平臺(tái)的波浪能-風(fēng)能綜合利用技術(shù):在長(zhǎng)方體的漂浮式平臺(tái)中間位置設(shè)計(jì)了用于振蕩水柱式發(fā)電裝置的氣室。挪威科技大學(xué)也提出了一種結(jié)合桅桿Spar)式海上風(fēng)機(jī)Hywind和振蕩浮子式波浪能裝置WaveBob的波浪能-風(fēng)能綜合利用概念STC (Spar-Torus Combinat1n)。然而,這些技術(shù)仍然處于探索和測(cè)試階段。同時(shí)，考慮裝置的穩(wěn)定性和安全性，需保證能量轉(zhuǎn)換裝置能適應(yīng)不同的天氣狀況，具有在極端天氣條件下的生存能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)，它利用漂浮式平臺(tái)為波浪能裝置和風(fēng)能裝置提供安裝基礎(chǔ)，能夠在利用波浪水體勢(shì)能的同時(shí)為海上風(fēng)力機(jī)提供穩(wěn)定的平臺(tái)，適用于深水區(qū)域，同時(shí)具有較高的可靠性，易于安裝和移動(dòng)。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)，包括漂浮式基礎(chǔ)、風(fēng)力機(jī)、塔架、風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)、垂直軸水輪機(jī)、錨鏈和過水管道。其特征是:漂浮式基礎(chǔ)主體通過張錨鏈連接抓力錨固定于海底；風(fēng)力機(jī)和塔架安裝于漂浮式平臺(tái)的中心位置；過水管道和垂直軸水輪機(jī)布放于風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)的周圍；風(fēng)力機(jī)和水輪機(jī)發(fā)電通過輸電線聯(lián)網(wǎng)，發(fā)出的電力實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。
[0007]所述的一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)，其特征是:漂浮式基礎(chǔ)的前緣和后緣呈圓弧形，并略高于風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)頂面。
[0008]整體裝置基于漂浮式基礎(chǔ)，適用于資源較為豐富的深水區(qū)域。裝置的主體部分可以采用在岸上預(yù)制，利用駁船拖動(dòng)到指定位置，沉入水中進(jìn)行安裝。裝置主要利用波浪越波產(chǎn)生的水體勢(shì)能的變化，與來波方向無關(guān)，是一種點(diǎn)吸收式波浪能裝置。其過水管道和水輪機(jī)的數(shù)目也可以合理增加，以提高波浪能的捕獲效率。當(dāng)風(fēng)浪條件較為惡劣時(shí)，可以方便地將整體裝置拆掉并運(yùn)輸離開，保障裝置的安全性。
[0009]當(dāng)波浪經(jīng)過漂浮式基礎(chǔ)，波浪沿著漂浮式基礎(chǔ)的前緣和后緣爬升，并發(fā)生越波。越波海水集中到漂浮式基礎(chǔ)的中間，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)周圍的海水的水頭要高于自由水面高程。水體通過過水管道流回海面，并帶動(dòng)過水管道中的水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電的同時(shí)，風(fēng)力機(jī)在海上風(fēng)力的作用下工作發(fā)電，并將兩個(gè)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力接入輸電線聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力輸出互補(bǔ)，穩(wěn)定輸出。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
[0011]本發(fā)明適用于波浪能資源和海上風(fēng)能資源較為豐富的深水區(qū)域，采用越波式波浪能裝置的設(shè)計(jì)，能夠利用越波水體提高整體裝置的穩(wěn)定性；風(fēng)力機(jī)和水輪機(jī)發(fā)電通過輸電線聯(lián)網(wǎng)，發(fā)出的電力實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)；主體裝置采用了漂浮式基礎(chǔ)，形式簡(jiǎn)單，便于安裝和轉(zhuǎn)移。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明采用懸垂錨鏈的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明的漂浮式基礎(chǔ)的俯視圖。
[0014]圖3是本發(fā)明采用張力腿錨鏈的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中，1-風(fēng)力機(jī)，2-塔架，3-風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)，4-垂直軸水輪機(jī)，5-漂浮式基礎(chǔ)，6_懸垂錨鏈，7-海底，8-過水管道，9-輸電電線，10-張力腿錨鏈。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]如圖1所示，漂浮式基礎(chǔ)5通過懸垂錨鏈8連接大抓力錨固定到海底7 ;風(fēng)力機(jī)I和塔架2安裝于漂浮式平臺(tái)5的中心位置；過水管道8和垂直軸水輪機(jī)4布放于風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)3的周圍；風(fēng)力機(jī)I和水輪機(jī)4發(fā)電通過輸電線9聯(lián)網(wǎng)，發(fā)出的電力實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)；漂浮式基礎(chǔ)5的如緣和后緣呈圓弧形，并略聞?dòng)陲L(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)3頂面。
[0019]如圖2所示，水輪機(jī)4布放于風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)3的周圍，采用垂直軸水輪機(jī)4。
[0020]本實(shí)施例的工作原理:
[0021]實(shí)際使用時(shí)，漂浮式基礎(chǔ)5處于漂浮狀態(tài)，漂浮式基礎(chǔ)5的前緣和后緣均高于水平面位置。當(dāng)波浪經(jīng)過漂浮式基礎(chǔ)5，波浪沿著漂浮式基礎(chǔ)5的前緣和后緣爬升，并發(fā)生越波。越波海水集中到漂浮式基礎(chǔ)5的中間，實(shí)現(xiàn)風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)3周圍的海水的水頭要高于自由水面高程。水體通過過水管道8流回海面，并帶動(dòng)過水管道8中的水輪機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電。水輪機(jī)4轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)電的同時(shí)，風(fēng)力機(jī)I在海上風(fēng)力的作用下工作發(fā)電，并將兩個(gè)發(fā)電機(jī)發(fā)出的電力接入輸電線9聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)電力輸出互補(bǔ)，穩(wěn)定輸出。
[0022]實(shí)施例2:
[0023]請(qǐng)參閱圖1和圖3，與實(shí)施例1不同僅在于:錨泊系統(tǒng)采用張力腿式錨鏈10。
[0024]盡管上面對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的【具體實(shí)施方式】，上述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是示意性的，并不是限制性的。
【權(quán)利要求】
1.一種結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)，包括漂浮式基礎(chǔ)、風(fēng)力機(jī)、塔架、風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)、垂直軸水輪機(jī)、錨鏈和過水管道，其特征是:漂浮式基礎(chǔ)主體通過張錨鏈連接抓力錨固定于海底；風(fēng)力機(jī)和塔架安裝于漂浮式平臺(tái)的中心位置；過水管道和垂直軸水輪機(jī)布放于風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)的周圍；風(fēng)力機(jī)和水輪機(jī)發(fā)電通過輸電線聯(lián)網(wǎng)，發(fā)出的電力實(shí)現(xiàn)互補(bǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合越波式波能裝置的海上風(fēng)力機(jī)平臺(tái)，其特征在于:漂浮式基礎(chǔ)的如緣和后緣呈圓弧形，并略1?于風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)頂面。
【文檔編號(hào)】B63B35/44GK104229086SQ201410448278
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】彭偉 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙理工大學(xué)