本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能?波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，半潛式浮式平臺(tái)包括三根呈三角形分布的立柱以及用于將三根立柱連接成一個(gè)整體的連接結(jié)構(gòu)；振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置包括PTO系統(tǒng)、連接滑桿和浮子，PTO系統(tǒng)設(shè)置于三根立柱之間，通過支撐桿與立柱的上浮筒連接，以固定PTO系統(tǒng)使其與半潛式浮式平臺(tái)形成整體，浮子位于PTO系統(tǒng)下方，通過連接滑桿與PTO系統(tǒng)相連；風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)安裝于半潛式浮式平臺(tái)其中一根立柱上。本發(fā)明專利技術(shù)利用平臺(tái)三根立柱對(duì)于中心水域產(chǎn)生的聚波效應(yīng)，提高振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置發(fā)電效率，并將易被海水腐蝕的大部分機(jī)械結(jié)構(gòu)布置在水面以上，一方面有效解決PTO裝置的腐蝕問題，另一方面也便于服役期間的維修。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)
本專利技術(shù)涉及海洋能利用
，具體涉及一種風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)。
技術(shù)介紹
風(fēng)能和波浪能是最具規(guī)模化發(fā)展前景的兩種海洋能源。近年來，近海風(fēng)能資源開發(fā)日趨飽和，在沿海可供海上風(fēng)能和波浪能開發(fā)的海域慢慢減少。與近海水域相比，深遠(yuǎn)海水域的風(fēng)能資源更為豐富、穩(wěn)定，依托浮式風(fēng)機(jī)技術(shù)的深海風(fēng)能資源開發(fā)已成為全球海洋可再生能源的發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)，風(fēng)能資源豐富的海域也具有較為豐富的波浪能資源，而波浪能發(fā)電技術(shù)尚處于研發(fā)示范階段，依托較為成熟的海上風(fēng)機(jī)技術(shù)的風(fēng)能-波能集成開發(fā)技術(shù)吸引了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛興趣。現(xiàn)有技術(shù)中，海上風(fēng)機(jī)的基礎(chǔ)形式分為固定式和浮式。固定式基礎(chǔ)包括：?jiǎn)螛妒健⒍鄻妒健⒅亓κ健⒏邩冻信_(tái)式、導(dǎo)管架式等。浮式基礎(chǔ)包括Spar式、張力腿式、半潛式、駁船式等。隨著海上風(fēng)電技術(shù)的成熟，海上風(fēng)電場(chǎng)逐漸由近海走向深海，其基礎(chǔ)形式也隨著水深的改變由固定式基礎(chǔ)向浮式基礎(chǔ)轉(zhuǎn)變。其中，半潛式浮式平臺(tái)具有穩(wěn)定性好、適用水深范圍廣和建造運(yùn)輸方便等優(yōu)點(diǎn)，成為未來海上浮式風(fēng)電場(chǎng)的主流基礎(chǔ)形式。現(xiàn)有技術(shù)中，波浪能發(fā)電裝置主要包括：振蕩浮子式、振蕩水柱式、擺式等。其中振蕩浮子式具有軸對(duì)稱、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，受到廣泛研究。目前的波浪能發(fā)電裝置能量轉(zhuǎn)換效率低，安裝成本高，其中對(duì)于裝置系泊的安裝成本占了相對(duì)大的比重，同時(shí)裝置的生命周期都不長(zhǎng)，且在運(yùn)營(yíng)期間的維護(hù)比較困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的波浪能發(fā)電裝置發(fā)電量較低、單獨(dú)系泊成本高、難以維修等問題，提供一種基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，其振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置布置于半潛式浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)中心，并將波浪能發(fā)電裝置的PTO(POWER-TAKE-OFF)系統(tǒng)設(shè)置在水面上方，通過支撐桿與平臺(tái)立柱相連，PTO系統(tǒng)下方通過連接滑桿與浮子連接；同時(shí)，本專利技術(shù)利用平臺(tái)三根立柱對(duì)于中心水域產(chǎn)生的聚波效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)提高振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置發(fā)電效率的目的，并將易被海水腐蝕的大部分機(jī)械結(jié)構(gòu)布置在水面以上，一方面有效解決PTO裝置的腐蝕問題，另一方面也便于服役期間的維修。本專利技術(shù)為解決上述提出的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，包括半潛式浮式平臺(tái)、振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，所述半潛式浮式平臺(tái)包括三根呈三角形分布的立柱以及用于將三根立柱連接成一個(gè)整體的連接結(jié)構(gòu)，所述立柱包括上浮筒和下浮筒，下浮筒的筒徑大于上浮筒，所述上浮筒和下浮筒相互連通形成一個(gè)整體以提供平臺(tái)的浮力；所述振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置包括PTO系統(tǒng)、連接滑桿和浮子，所述PTO系統(tǒng)設(shè)置于三根立柱之間，通過支撐桿與所述立柱的上浮筒連接，以固定PTO系統(tǒng)使其與所述半潛式浮式平臺(tái)形成整體，所述浮子位于PTO系統(tǒng)下方，通過所述連接滑桿與所述PTO系統(tǒng)相連；所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)安裝于所述半潛式浮式平臺(tái)其中一根立柱上。上述方案中，所述三根立柱呈等邊三角形布置，所述PTO系統(tǒng)設(shè)置于三根立柱所圍成的等邊三角形中心。上述方案中，所述半潛式浮式平臺(tái)的連接結(jié)構(gòu)包括上橫撐、下橫撐和斜撐，相鄰兩根立柱的上筒體之間通過所述上橫撐進(jìn)行連接、下筒體之間通過所述下橫撐進(jìn)行連接，另通過所述斜撐進(jìn)行加固。上述方案中，所述PTO系統(tǒng)包括液壓缸、活塞、液壓管線、調(diào)節(jié)閥、低壓儲(chǔ)能器、高壓儲(chǔ)能器、液壓馬達(dá)和發(fā)電機(jī)，所述活塞將液壓缸分為上下兩個(gè)腔室，活塞下端通過所述連接滑桿與所述浮子剛性連接，液壓缸的上下兩個(gè)腔室分別通過一根液壓管線連接至所述調(diào)節(jié)閥，然后分出兩根液壓管線分別接入低壓儲(chǔ)能器和高壓儲(chǔ)能器，所述高壓儲(chǔ)能器與低壓儲(chǔ)能器之間通過所述液壓馬達(dá)連接，液壓馬達(dá)與所述發(fā)電機(jī)連接。上述方案中，所述調(diào)節(jié)閥使流出調(diào)節(jié)閥的液體單向流通，只能使液體流入高壓儲(chǔ)能器，低壓儲(chǔ)能器里的液體流入調(diào)節(jié)閥。上述方案中，所述液壓缸的上下兩端各設(shè)置一個(gè)圓環(huán)形橡膠護(hù)墊，以防止所述活塞運(yùn)動(dòng)幅度過大而與液壓缸發(fā)生碰撞。上述方案中，所述PTO系統(tǒng)位于水面上方。上述方案中，所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為MW級(jí)變速變槳海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)，包括風(fēng)機(jī)塔筒、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、風(fēng)機(jī)葉片和配套電力傳輸系統(tǒng)，所述風(fēng)機(jī)塔筒立于所述半潛式浮式平臺(tái)其中一根立柱上方，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組和風(fēng)機(jī)葉片安裝于風(fēng)機(jī)塔筒頂端。本專利技術(shù)的有益效果在于：1、本專利技術(shù)的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)分別通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)和水面處的波浪能發(fā)電裝置將風(fēng)能和波浪能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽⒐餐冒霛撌礁∈斤L(fēng)機(jī)平臺(tái)結(jié)構(gòu)和配套電力傳輸系統(tǒng)，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，施工便利，易于實(shí)現(xiàn)，適用范圍廣。2、本專利技術(shù)的半潛式浮式平臺(tái)的主體結(jié)構(gòu)為三根呈三角形分布的立柱，PTO系統(tǒng)設(shè)置于三角形中心，并與立柱焊接組成一個(gè)整體。相比于傳統(tǒng)的振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置設(shè)置在開闊的海域，本專利技術(shù)利用三立柱對(duì)其中心水域的聚波效應(yīng)，使浮子運(yùn)動(dòng)性能得到提升；同時(shí)利用了浮子與平臺(tái)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能，在一定海域浮子與半潛式浮式平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)存在相位差，兩者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)響應(yīng)大于單個(gè)浮子自由振蕩時(shí)的運(yùn)動(dòng)響應(yīng)，有效的提高了波浪能發(fā)電裝置的發(fā)電量。3、本專利技術(shù)將振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置集成于半潛式浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)上，依托半潛式浮式平臺(tái)的系泊系統(tǒng)而使發(fā)電裝置的PTO系統(tǒng)穩(wěn)定在設(shè)計(jì)的海域之上。相比于傳統(tǒng)的振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置主要通過系泊線將PTO系統(tǒng)系泊于水面以下，或通過樁基平臺(tái)固定在海底，本專利技術(shù)免去了對(duì)于發(fā)電裝置的系泊系統(tǒng)，降低了安裝成本。4、傳統(tǒng)的振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置大都將PTO系統(tǒng)設(shè)置在水面以中，海水對(duì)其腐蝕作用大，且裝置發(fā)生故障時(shí)水下維修難度大。本專利技術(shù)將振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置的PTO系統(tǒng)設(shè)置于水面之上，減少了海上對(duì)其結(jié)構(gòu)的腐蝕作用，同時(shí)便于服役期間的維修。5、本專利技術(shù)有效地提高了海洋能的綜合利用效率，降低了波浪能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)電成本，同時(shí)便于裝置整個(gè)服役期間的維護(hù)與保養(yǎng)，對(duì)于推動(dòng)其大規(guī)模的商業(yè)化發(fā)展具有重要作用。附圖說明下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明，附圖中：圖1是本專利技術(shù)風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)的整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1的正視圖；圖3是圖1的側(cè)視圖；圖4是本專利技術(shù)振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本專利技術(shù)實(shí)施例中本專利技術(shù)組合裝置與單個(gè)浮子垂蕩運(yùn)動(dòng)的位移對(duì)比圖；圖6是本專利技術(shù)實(shí)施例中本專利技術(shù)組合裝置與單個(gè)浮子垂蕩運(yùn)動(dòng)的速度對(duì)比圖；圖7是本專利技術(shù)實(shí)施例中本專利技術(shù)組合裝置與單個(gè)浮子發(fā)電功率對(duì)比圖。圖中：10、半潛式浮式平臺(tái)；11、立柱；111、上浮筒；112、下浮筒；12、上橫撐；13、下橫撐；14、斜撐；20、振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置；21、PTO系統(tǒng)；211、液壓缸；212、活塞；213、橡膠護(hù)墊；214、液壓管線；215、調(diào)節(jié)閥；216、低壓儲(chǔ)能器；217、高壓儲(chǔ)能器；218、液壓馬達(dá)；219、發(fā)電機(jī)；22、連接滑桿；23、浮子；30、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)；31本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，包括半潛式浮式平臺(tái)、振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，/n所述半潛式浮式平臺(tái)包括三根呈三角形分布的立柱以及用于將三根立柱連接成一個(gè)整體的連接結(jié)構(gòu)，所述立柱包括上浮筒和下浮筒，下浮筒的筒徑大于上浮筒，所述上浮筒和下浮筒相互連通形成一個(gè)整體以提供平臺(tái)的浮力；/n所述振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置包括PTO系統(tǒng)、連接滑桿和浮子，所述PTO系統(tǒng)設(shè)置于三根立柱之間，通過支撐桿與所述立柱的上浮筒連接，以固定PTO系統(tǒng)使其與所述半潛式浮式平臺(tái)形成整體，所述浮子位于PTO系統(tǒng)下方，通過所述連接滑桿與所述PTO系統(tǒng)相連；/n所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)安裝于所述半潛式浮式平臺(tái)其中一根立柱上。/n
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，包括半潛式浮式平臺(tái)、振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置、風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，
所述半潛式浮式平臺(tái)包括三根呈三角形分布的立柱以及用于將三根立柱連接成一個(gè)整體的連接結(jié)構(gòu)，所述立柱包括上浮筒和下浮筒，下浮筒的筒徑大于上浮筒，所述上浮筒和下浮筒相互連通形成一個(gè)整體以提供平臺(tái)的浮力；
所述振蕩浮子式波浪能轉(zhuǎn)換裝置包括PTO系統(tǒng)、連接滑桿和浮子，所述PTO系統(tǒng)設(shè)置于三根立柱之間，通過支撐桿與所述立柱的上浮筒連接，以固定PTO系統(tǒng)使其與所述半潛式浮式平臺(tái)形成整體，所述浮子位于PTO系統(tǒng)下方，通過所述連接滑桿與所述PTO系統(tǒng)相連；
所述風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)安裝于所述半潛式浮式平臺(tái)其中一根立柱上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，其特征在于，所述三根立柱呈等邊三角形布置，所述PTO系統(tǒng)設(shè)置于三根立柱所圍成的等邊三角形中心。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，其特征在于，所述半潛式浮式平臺(tái)的連接結(jié)構(gòu)包括上橫撐、下橫撐和斜撐，相鄰兩根立柱的上筒體之間通過所述上橫撐進(jìn)行連接、下筒體之間通過所述下橫撐進(jìn)行連接，另通過所述斜撐進(jìn)行加固。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于半潛式浮式風(fēng)機(jī)和振蕩浮子的風(fēng)能-波浪能集成發(fā)電平臺(tái)，其特征在于...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳明勝，肖盼盼，王壬，劉瀚昱，朱凌，苑桂博，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：湖北;42
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