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CN109026512B - 一种减少阻力的风能、海洋能综合发电装置 - Google Patents

一种减少阻力的风能、海洋能综合发电装置 Download PDF

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CN109026512B CN201811104447.8A CN201811104447A CN109026512B CN 109026512 B CN109026512 B CN 109026512B CN 201811104447 A CN201811104447 A CN 201811104447A CN 109026512 B CN109026512 B CN 109026512B
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Abstract

本发明涉及一种风能、海洋能综合发电装置，包括潮流能发电装置和波浪能发电装置；所述潮流能发电装置设置在海平面以下；所述潮流能发电装置包括叶轮机和刚性支撑架；所述叶轮机包括水平转动的叶轮，所述叶轮上设有通孔；所述刚性支撑架上设有竖轴；所述叶轮通过所述通孔套设在所述竖轴上；所述波浪能发电装置包括振荡式浮子，所述振荡式浮子与所述竖轴的上部连接；所述振荡式浮子位于海平面上。本发明通过将叶轮和振荡式浮子共同设置在同一竖轴上，能够将波浪能及潮流能转换为竖轴的动能，同时增大了叶轮和振荡式浮子所受到的动力，提高了能量转化率。

Description

一种减少阻力的风能、海洋能综合发电装置
本案是以申请日为2016年11月25日，申请号为201611051920.1，名称为“一种风能、海洋能综合发电装置”的发明专利为母案而进行的分案申请。
技术领域
本发明涉及海洋能利用领域，特别涉及一种风能、海洋能综合发电装置。
背景技术
随着石油、煤等不可再生能源的消耗，人们逐渐考虑如何充分利用海洋上的能源，而海洋上的风能、潮流能、波浪能属于无穷无尽的可再生资源，而且属于无污染的绿色能源。海上利用风力进行发电的技术已经成熟，但是，相比于海上风力发电，波浪能发电装置和潮流发电装置的能量转化率较低，单位发电成本较高，一定程度限制了二者的充分利用。故如何将风能、潮流能及波浪能三者充分利用，并采用同一装置进行发电，是近年来一直研究的课题。
申请号为201410206109.0的中国发明专利公开了基于单桩平台的风能-波浪能-潮流能集成发电结构，包括单桩平台风力发电结构、波浪能发电装置和潮流能发电装置，单桩平台风力发电结构包括风力机、塔架结构、单桩支撑结构和配套电力传输系统，波浪能发电装置设在塔架结构水面处，潮流能发电装置设在水下的单桩支撑结构上。该发明采用单桩平台结构施工便利、建造成本低，适用范围广；风力发电、波浪发电和潮流发电共享单桩支撑结构和电力传输系统，可有效降低单位发电成本。但该发明存在以下不足，潮流能发电装置和波浪能发电装置单独设置，在发电过程中叶轮和振荡式浮子受到的动力较小，能量转换效率不高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供了一种风能、海洋能综合发电装置，通过将叶轮和振荡式浮子共同设置在同一竖轴上，能够将波浪能及潮流能转换为竖轴的动能，同时增大了叶轮和振荡式浮子所受到的动力，提高了能量转化率。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种风能、海洋能综合发电装置，包括潮流能发电装置和波浪能发电装置；
所述潮流能发电装置设置在海平面以下；所述潮流能发电装置包括叶轮机和刚性支撑架；
所述叶轮机包括水平转动的叶轮，所述叶轮上设有通孔；所述刚性支撑架上设有竖轴；所述叶轮通过所述通孔套设在所述竖轴上；
所述波浪能发电装置包括振荡式浮子，所述振荡式浮子与所述竖轴的上部连接；所述振荡式浮子位于海平面上。
本发明的有益效果在于：
区别于现有技术，将潮流能发电装置和波浪能发电装置单独设置，能量转换过程中叶轮和振荡式浮子受到的动力较小；本发明中所述叶轮机包括水平转动的叶轮，所述叶轮上设有通孔，所述叶轮通过所述通孔套设在所述竖轴上；所述波浪能发电装置包括振荡式浮子，所述振荡式浮子与所述竖轴的上部连接；所述振荡式浮子位于海平面上；通过将叶轮和振荡式浮子共同设置在同一竖轴上，能够将波浪能及潮流能转换为竖轴的动能，同时增大了叶轮和振荡式浮子所受到的动力，提高了能量转化率。
附图说明
图1为本发明实施例的一种风能、海洋能综合发电装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的一种风能、海洋能综合发电装置的俯视结构示意图。
标号说明：
1、潮流能发电装置；2、波浪能发电装置；3、叶轮机；4、刚性支撑架；
5、叶轮；6、竖轴；7、振荡式浮子；8、固定桩；9、滑道；10、蓄电器；11、竖杆；12、第一支撑架；13、第二支撑架；14、滤波装置；15、外框；
16、第一横向支撑杆。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过将叶轮和振荡式浮子共同设置在同一竖轴上，能够将波浪能及潮流能转换为竖轴的动能，同时增大了叶轮和振荡式浮子所受到的动力，提高了能量转化率。
本发明的工作原理：当海平面上升或者下降时，通过所述刚性支撑架与所述固定桩滑动连接，通过所述刚性支撑架中的升降装置，能够调节潮流能发电装置离海平面的深度，同时使波浪能发电装置的振荡式浮子位于海平面上；叶轮和振荡式浮子共同设置在同一竖轴上，能够同时将波浪能及潮流能转换为竖轴的动能，从而进行发电；在所述第一支撑架上设有滤波装置，能够滤除海面上的波浪，减小波浪对潮流能发电装置的影响；所述蓄电器与所述升降装置连接；所述蓄电器与所述潮流能发电装置连接；所述蓄电器与所述波浪能发电装置连接，能够蓄存潮流能发电装置和波浪能发电装置产生的电能，为升降装置提供所需的电能。
请参照图1和图2，本发明提供的一种风能、海洋能综合发电装置，包括潮流能发电装置1和波浪能发电装置2；
所述潮流能发电装置1设置在海平面以下；所述潮流能发电装置1包括叶轮机3和刚性支撑架4；
所述叶轮机3包括水平转动的叶轮5，所述叶轮5上设有通孔；所述刚性支撑架4上设有竖轴6；所述叶轮5通过所述通孔套设在所述竖轴6上；
所述波浪能发电装置2包括振荡式浮子7，所述振荡式浮子7与所述竖轴6的上部连接；所述振荡式浮子7位于海平面上。
从上述描述可知，所述叶轮机包括水平转动的叶轮，所述叶轮上设有通孔，所述叶轮通过所述通孔套设在所述竖轴上；所述波浪能发电装置包括振荡式浮子，所述振荡式浮子与所述竖轴的上部连接；所述振荡式浮子位于海平面上；通过将叶轮和振荡式浮子共同设置在同一竖轴上，能够将波浪能及潮流能转换为竖轴的动能，同时增大了叶轮和振荡式浮子所受到的动力，提高了能量转化率。
进一步的，一种风能、海洋能综合发电装置还包括固定桩8和风力发电装置，所述固定桩8外表面设有滑道9；所述固定桩8内设有电力传输系统；所述刚性支撑架4与所述滑道9滑动连接；所述滑道9固定不动，所述刚性支撑架4随着海平面的升降沿着滑道9上下滑动；所述电力传输系统与所述风力发电装置连接；所述电力传输系统与所述潮流能发电装置1连接；所述电力传输系统与所述波浪能发电装置2连接。
从上述描述可知，当海平面上升或者下降时，通过所述刚性支撑架与所述固定桩滑动连接，能够调节潮流能发电装置离海平面的深度，同时使波浪能发电装置的振荡式浮子位于海平面上，使潮流能发电装置和波浪能发电装置处于最佳的工作状态；通过将风力发电装置、潮流能发电装置和波浪能发电装置通过共同的电力传输系统，传输电能，可有效降低单位发电成本，提高能量利用率、传输效率。
进一步的，所述潮流能发电装置1包括第一潮流能发电装置和第二潮流能发电装置；所述第一潮流能发电装置和所述第二潮流能发电装置关于所述固定桩8对称设置；所述波浪能发电装置2包括第一波浪能装置和第二波浪能发电装置；所述第一波浪能装置和所述第二波浪能发电装置关于固定桩8对称设置。
从上述描述可知，通过潮流能发电装置关于所述固定桩对称设置和波浪能发电装置关于所述固定桩对称设置，最大限度消除了来流不均匀性对潮流能、波浪能发电装置发电效率的影响。
进一步的，所述刚性支撑架4内设有升降装置；所述刚性支撑架4通过所述升降装置沿着滑道9表面上下滑动。
从上述描述可知，所述刚性支撑架与所述固定桩滑动连接，通过所述刚性支撑架内设有的升降装置，能够调节潮流能发电装置离海平面的深度，同时使波浪能发电装置的振荡式浮子位于海平面上，使潮流能发电装置和波浪能发电装置处于最佳工作状态。
进一步的，一种风能、海洋能综合发电装置还包括蓄电器10，所述蓄电器10与所述升降装置连接；所述蓄电器10与所述潮流能发电装置1连接；所述蓄电器10与所述波浪能发电装置2连接。
从上述描述可知，所述蓄电器与所述潮流能发电装置连接；所述蓄电器与所述波浪能发电装置连接，能够蓄存潮流能发电装置和波浪能发电装置产生的电能，为升降装置提供所需的电能；使潮流能发电装置和波浪能发电装置能够一直处于最佳工作状态，提高了波浪能发电装置和潮流能发电装置的生存能力。
进一步的，所述刚性支撑架4包括竖杆11、第一支撑架12和第二支撑架13；所述竖杆11的一端与所述第一支撑架12垂直连接；所述竖杆11的另一端与所述第二支撑架13垂直连接；所述第一支撑架12在所述第二支撑架13之上，所述第一支撑架12上设有滤波装置14，所述滤波装置14覆盖所述第一支撑架12。
从上述描述可知，通过所述滤波装置覆盖所述第一支撑架，能够减小海面波浪对潮流能发电装置中叶轮的影响；通过所述竖杆一端与所述第一支撑架垂直连接，所述竖杆的另一端与所述第二支撑架垂直连接，增加了所述刚性支撑架的强度。
进一步的，所述第一支撑架12包括外框15和第一横向支撑杆16；所述外框15为正多边形或圆形；所述第一横向支撑杆16的一端与所述外框15连接，所述第一横向支撑杆16的另一端与所述滑道9滑动连接；所述第二支撑架13与所述第一支撑架12大小和形状相同。
从上述描述可知，所述外框为正多边形或圆形，方便潮流能发电装置和波浪能发电装置关于固定桩对称布置；通过所述第一横向支撑杆的一端与所述外框连接，能够增加所述第一支撑架的强度，避免所述第一支撑架在沿着固定桩上下滑动时，受到过大的压力而产生变形。
进一步的，一种风能、海洋能综合发电装置还包括风力发电装置，所述风力发电装置固定在所述固定桩8上部。
从上述描述可知，通过固定桩上部设置风力发电装置，能够将风能转换为电能，提高了海上能源的利用。
进一步的，所述振荡式浮子7内部设有凹腔。
从上述描述可知，所述振荡式浮子内部设有凹腔，能够增大所述振荡式浮子在海平面上的浮力，减小振荡式浮子自身重力对波浪能发电装置的影响。
进一步的，所述刚性支撑架4设有滚动轴承，所述竖轴6安装在所述滚动轴承内。
从上述描述可知，通过所述竖轴安装在所述滚动轴承内，能够减小竖轴旋转过程中所遇到的阻力，提高了能量转换率。
请参照图1至图2，本发明的实施例一为：
本发明的一种风能、海洋能综合发电装置，包括潮流能发电装置1、波浪能发电装置2、固定桩8和蓄电器10；
所述潮流能发电装置1包括第一潮流能发电装置和第二潮流能发电装置；所述第一潮流能发电装置和所述第二潮流能发电装置关于所述固定桩8对称设置；所述波浪能发电装置2包括第一波浪能装置和第二波浪能发电装置；所述第一波浪能装置和所述第二波浪能发电装置关于固定桩8对称设置；所述潮流能发电装置1包括叶轮机3和刚性支撑架4；所述叶轮机3包括水平转动的叶轮5，所述叶轮5上设有通孔；所述刚性支撑架4上设有竖轴6；所述叶轮5通过所述通孔套设在所述竖轴6上；所述波浪能发电装置2包括振荡式浮子7，所述振荡式浮子7与所述竖轴6的上部连接；所述振荡式浮子7位于海平面上；所述振荡式浮子7内部设有凹腔；所述固定桩8外表面设有滑道9；所述固定桩8内设有电力传输系统；所述刚性支撑架4与所述滑道9滑动连接；所述滑道9固定不动，所述刚性支撑架4随着海平面的升降沿着滑道9上下滑动；所述电力传输系统与所述风力发电装置连接；所述电力传输系统与所述潮流能发电装置1连接；所述电力传输系统与所述波浪能发电装置2连接。所述刚性支撑架4内设有升降装置；所述刚性支撑架4通过所述升降装置沿着滑道9表面上下滑动；所述蓄电器10与所述升降装置连接；所述蓄电器10与所述潮流能发电装置1连接；所述蓄电器10与所述波浪能发电装置2连接；所述刚性支撑架4包括竖杆11、第一支撑架12和第二支撑架13；所述竖杆11的一端与所述第一支撑架12垂直连接；所述竖杆11的另一端与所述第二支撑架13垂直连接；所述第一支撑架12在所述第二支撑架13之上，所述第一支撑架12上设有滤波装置14，所述滤波装置14覆盖所述第一支撑架12；所述第一支撑架12包括外框15和第一横向支撑杆16；所述外框15为正多边形或圆形；所述第一横向支撑杆16的一端与所述外框15连接，所述第一横向支撑杆16的另一端与所述滑道9滑动连接；所述第二支撑架13与所述第一支撑架12大小和形状相同。
从本发明的实施例一可知，所述潮流能发电装置包括叶轮机，所述叶轮机包括水平转动的叶轮；所述叶轮安装在所述竖轴上，所述叶轮能够将潮流能转换为水平旋转的动能；所述第一支撑架上设有滤波装置，所述滤波装置能够减小海面波浪对潮流能的影响，从而减小叶轮旋转过程受到波浪冲击的影响；通过所述升降装置，能够调节潮流能发电装置离海平面的深度，使其处于最佳工作状态，能够减小海平面上的波浪对叶轮的影响；同时能够使所述振荡式浮子处于海平台上，使波浪能装置处于最佳工作状态。
本发明的实施例二为：
本发明提供的一种风能、海洋能综合发电装置，包括潮流能发电装置1、波浪能发电装置2、风力发电装置、固定桩8和蓄电器10；
所述潮流能发电装置1设置在海平面以下；所述潮流能发电装置1包括叶轮机3和刚性支撑架4；所述叶轮机3包括水平转动的叶轮5，所述叶轮5上设有通孔；所述刚性支撑架4上设有竖轴6；所述刚性支撑架4设有滚动轴承，所述竖轴6安装在所述滚动轴承内；所述叶轮5通过所述通孔套设在所述竖轴6上；所述波浪能发电装置2包括振荡式浮子7，所述振荡式浮子7与所述竖轴6的上部连接；所述振荡式浮子7位于海平面上；所述振荡式浮子7内部设有凹腔；所述潮流能发电装置1包括第一潮流能发电装置和第二潮流能发电装置；所述第一潮流能发电装置和所述第二潮流能发电装置关于所述固定桩8对称设置；所述波浪能发电装置2包括第一波浪能装置和第二波浪能发电装置；所述第一波浪能装置和所述第二波浪能发电装置关于固定桩8对称设置；所述风力发电装置固定在所述固定桩8上部；所述固定桩8外表面设有滑道9；所述刚性支撑架4与所述滑道9滑动连接；所述滑道9固定不动，所述刚性支撑架4随着海平面的升降沿着滑道9上下滑动；所述蓄电器10与所述升降装置连接；所述蓄电器10与所述潮流能发电装置1连接；所述蓄电器10与所述波浪能发电装置2连接；所述刚性支撑架4内设有升降装置；所述刚性支撑架4通过所述升降装置沿着滑道9表面上下滑动；所述刚性支撑架4包括竖杆11、第一支撑架12和第二支撑架13；所述竖杆11的一端与所述第一支撑架12垂直连接；所述竖杆11的另一端与所述第二支撑架13垂直连接；所述第一支撑架12在所述第二支撑架13之上，所述第一支撑架12上设有滤波装置14，所述滤波装置14覆盖所述第一支撑架12；所述第一支撑架12包括外框15和第一横向支撑杆16；所述外框15为正多边形或圆形；所述第一横向支撑杆16的一端与所述外框15连接，所述第一横向支撑杆16的另一端与所述滑道9滑动连接；所述第二支撑架13与所述第一支撑架12大小和形状相同。
综上所述，本发明提供的一种风能、海洋能综合发电装置，所述叶轮机包括水平转动的叶轮，所述叶轮上设有通孔，所述叶轮通过所述通孔套设在所述竖轴上；所述波浪能发电装置包括振荡式浮子，所述振荡式浮子与所述竖轴的上部连接；所述振荡式浮子位于海平面上；通过将叶轮和振荡式浮子共同设置在同一竖轴上，能够将波浪能及潮流能转换为竖轴的动能，同时增大了叶轮和振荡式浮子所受到的动力，提高了能量转化率；当海平面上升或者下降时，通过所述刚性支撑架与所述固定桩滑动连接，能够调节潮流能发电装置离海平面的深度，同时使波浪能发电装置的振荡式浮子位于海平面上，使潮流能发电装置和波浪能发电装置处于最佳的工作状态；通过所述潮流能发电装置关于所述固定桩对称设置，所述波浪能发电装置关于所述固定桩对称设置，最大限度消除了来流不均匀性对潮流能、波浪能发电装置发电效率的影响；所述刚性支撑架与所述固定桩滑动连接，通过所述刚性支撑架内设有的升降装置，能够调节潮流能发电装置离海平面的深度，同时使波浪能发电装置的振荡式浮子位于海平面上，使潮流能发电装置和波浪能发电装置处于最佳工作状态；所述蓄电器与所述潮流能发电装置连接；所述蓄电器与所述波浪能发电装置连接，能够蓄存潮流能发电装置和波浪能发电装置产生的电能，为升降装置提供所需的电能；通过所述滤波装置覆盖所述第一支撑架，能够减小海面波浪对潮流能发电装置中叶轮的影响；通过所述竖杆一端与所述第一支撑架垂直连接，所述竖杆的另一端与所述第二支撑架垂直连接，增加了所述刚性支撑架的强度；所述外框为正多边形或圆形，方便潮流能发电装置和波浪能发电装置关于固定桩对称布置；通过所述第一横向支撑杆的一端与所述外框连接，能够增加所述第一支撑架的强度，避免所述第一支撑架在沿着固定桩上下滑动时，受到过大的压力而产生变形；通过固定桩上部设置风力发电装置，能够将风能转换为电能，提高了海上能源的利用；所述振荡式浮子内部设有凹腔，能够增大所述振荡式浮子在海平面上的浮力，减小振荡式浮子自身重力对波浪能发电装置的影响；通过所述竖轴安装在所述滚动轴承内，能够减小竖轴旋转过程中所遇到的阻力，提高了能量转换率。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种减少阻力的风能、海洋能综合发电装置，其特征在于，包括潮流能发电装置和波浪能发电装置；
所述潮流能发电装置设置在海平面以下；所述潮流能发电装置包括叶轮机和刚性支撑架；
所述叶轮机包括水平转动的叶轮；所述刚性支撑架上设有竖轴；所述叶轮设在所述竖轴上；
所述波浪能发电装置包括振荡式浮子，所述叶轮和所述振荡式浮子共同设置在同一所述竖轴上；所述振荡式浮子位于海平面上；
还包括固定桩和风力发电装置，所述固定桩外表面设有滑道；所述固定桩内设有电力传输系统；所述刚性支撑架与所述滑道滑动连接；所述滑道固定不动，所述刚性支撑架随着海平面的升降沿着滑道上下滑动；所述电力传输系统与所述风力发电装置连接；所述电力传输系统与所述潮流能发电装置连接；所述电力传输系统与所述波浪能发电装置连接；
所述风力发电装置固定在所述固定桩上部；所述刚性支撑架设有滚动轴承，所述竖轴安装在所述滚动轴承内；
所述潮流能发电装置包括第一潮流能发电装置和第二潮流能发电装置；所述第一潮流能发电装置和所述第二潮流能发电装置关于所述固定桩对称设置；所述波浪能发电装置包括第一波浪能装置和第二波浪能发电装置；所述第一波浪能装置和所述第二波浪能发电装置关于固定桩对称设置；
所述刚性支撑架内设有升降装置；所述刚性支撑架通过所述升降装置沿着滑道表面上下滑动；潮流能发电装置和波浪能发电装置产生的电能，为升降装置提供所需的电能，使潮流能发电装置和波浪能发电装置能够一直处于最佳工作状态；
所述刚性支撑架包括竖杆、第一支撑架和第二支撑架；所述竖杆的一端与所述第一支撑架垂直连接；所述竖杆的另一端与所述第二支撑架垂直连接；所述第一支撑架在所述第二支撑架之上，所述第一支撑架上设有滤波装置，所述滤波装置覆盖所述第一支撑架；
所述第一支撑架包括外框和第一横向支撑杆；所述外框为正多边形或圆形；所述第一横向支撑杆的一端与所述外框连接，所述第一横向支撑杆的另一端与所述滑道滑动连接；所述第二支撑架与所述第一支撑架大小和形状相同。
2.根据权利要求1所述的一种减少阻力的风能、海洋能综合发电装置，其特征在于，还包括蓄电器，所述蓄电器与所述升降装置连接；所述蓄电器与所述潮流能发电装置连接；所述蓄电器与所述波浪能发电装置连接。
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