一种消浪的风浪流联合发电系统 |
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| 申请号 | CN202410214929.8 | 申请日 | 2024-02-27 | 公开(公告)号 | CN117967485A | 公开(公告)日 | 2024-05-03 |
| 申请人 | 中国能源建设股份有限公司; 中国能源建设集团江苏省电力设计院有限公司; | 发明人 | 束加庆; 顾晓庆; 刘爽; 张戈; 卢红前; 孙良辰; 孙一帆; 张彬; 张涛; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种消浪的 风 浪流联合发电系统，发电系统包括：消浪发电模 块 ，所述消浪发电模块包括连接 框架 和浪流能发电 门 ，所述浪流能发电门的门边与所述连接框架铰接，所述浪流能发电门与所述连接框架之间设有第一缓冲发 电机 构；安装模块，所述安装模块包括固定环，所述固定环与所述消浪发电模块之间设有第二缓冲发电机构；风机模块，所述风机模块包括固定架和风叶，所述风叶与所述固定架转动连接，所述固定环设于所述固定架上。本发明提升了发电系统的 稳定性 ，降低平均 能源 成本，提升发电效率。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种消浪的风浪流联合发电系统，其特征在于，发电系统包括： |
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| 说明书全文 | 一种消浪的风浪流联合发电系统技术领域背景技术[0002] 随着能源结构转型的推进，海洋清洁能源发电技术备受关注，海上浮式风机在海上服役时会受到浪流的复杂干涉，使得在风机平台设计阶段需要增大立柱尺寸以增稳，从 而增加了建造成本和安装难度；此外，风机平台在服役过程中，浪流对平台的冲击也会降低 平台发电效率。因此浮式风机平台的运动抑制和海洋资源高效开发利用是目前有待解决的 热点问题。 [0003] 一种风浪发电装置（CN105065188A），将风力发电技术与波浪能发电技术进行了结合，但并未针对两者之间的增稳作用提出结构上的方案； 一种基于浮式风机的综合抗波发电装置（CN112727688A），考虑到了波浪能发电结 构与风力发电结构联合利用以增稳的方案，但将波浪能发电结构布置在风机平台立柱结构 上，安装成本较高且消浪作用不够显著； 一种海上风浪一体化发电装置（CN112727675A），将波浪能发电结构布置在平台周 围，但缺少向浪机构，很多布置是冗余的。 发明内容[0005] 为达到上述目的，本发明是采用下述技术方案实现的：一种消浪的风浪流联合发电系统，发电系统包括： 消浪发电模块，所述消浪发电模块包括连接框架和浪流能发电门，所述浪流能发 电门的门边与所述连接框架铰接，所述浪流能发电门与所述连接框架之间设有第一缓冲发 电机构； 安装模块，所述安装模块包括固定环，所述固定环与所述消浪发电模块之间设有 第二缓冲发电机构； 风机模块，所述风机模块包括固定架和风叶，所述风叶与所述固定架转动连接，所 述固定环设于所述固定架上。 [0006] 可选的，所述第一缓冲发电机构包括立柱、套环和弹簧，所述立柱的端部与所述连接框架相接，所述浪流能发电门与所述套环相接，所述套环套设于所述立柱上，与所述立柱 滑动连接，所述弹簧分别设于所述套环的两端，一弹簧的两端分别与所述连接框架和所述 套环相接，另一弹簧的两端分别与所述立柱和所述套环相接。 [0007] 可选的，所述立柱远离所述连接框架的端部设有用于防止套环与立柱滑脱的限位头柄。 [0008] 可选的，所述第二缓冲发电机构包括套筒、传动杆、活塞、导向定滑杆和缓冲弹簧，所述活塞的边缘与所述套筒的内侧壁滑动连接，所述导向定滑杆的一端与所述套筒的端部 相接，另一端分别贯穿所述活塞和所述传动杆，分别与所述活塞和所述传动杆滑动连接，所 述传动杆贯穿所述套筒的筒壁，与所述套筒的筒壁滑动连接，所述传动杆的一端与所述活 塞相接，另一端与所述连接框架相接，所述缓冲弹簧套设于所述导向定滑杆的外周，所述缓 冲弹簧的一端与所述活塞相接，另一端与所述套筒的端部相接，所述套筒远离传动杆的端 部与所述固定环相接。 [0009] 可选的，所述固定环的外周设有转动环，所述转动环与所述固定环转动连接，所述第一缓冲发电机构设于所述转动环上。 [0010] 可选的，所述固定环上设有用于将浪流能发电门正对浪流方向的导向尾板。 [0011] 可选的，发电系统还包括浪流扰动矫正模块，所述流扰动矫正模块包括压力传感器和用于驱动转动环转动的电磁铁，所述压力传感器设于所述导向尾板上，所述电磁铁设 于所述固定环上；当压力传感器探测的压力值大于预设阈值时，通过电磁铁带动所述转动 环转动，直到压力传感器探测的压力值处于预设阈值内。 [0012] 可选的，所述消浪发电模块还包括用于承载所述连接框架的压载垂荡箱，所述连接框架设于所述压载垂荡箱顶面。 [0014] 可选的，所述连接框架包括外围框和用于加强外围框结构强度的加强桁架，所述加强桁架的两端分别与所述外围框相接。 [0015] 与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明提供一种消浪的风浪流联合发电系统，连接框架便于浪流能发电门的安 装，同时框架间的孔隙能够耗散部分浪流能量；浪流能发电门将浪流能转化为机械能，第一 缓冲发电机构再将机械能转化为电能；压载垂荡箱可充当压载水舱和垂荡板的作用，弧形 曲面底板结构以便于降低结构转动时的阻力；第二缓冲发电机构将消浪发电模块未能俘获 而传递过来的能量进一步转化为电能，实现二次消浪和二次能量转换；风机模块将风能转 化为机械能，再转化为电能； 本发明能够提升了风机模块的稳定性，有利于降低平均能源开发成本，提升能源 获取效率。 附图说明 [0016] 图1所示为本发明实施例一种消浪的风浪流联合发电系统的示意图；图2所示为本发明实施例一种消浪的风浪流联合发电系统消浪发电模块的示意 图； 图3所示为本发明实施例一种消浪的风浪流联合发电系统第一缓冲发电机构的示 意图； 图4所示为本发明实施例一种消浪的风浪流联合发电系统安装模块的示意图； 图5所示为本发明实施例一种消浪的风浪流联合发电系统第二缓冲发电机构的示 意图； 图6所示为本发明实施例一种消浪的风浪流联合发电系统浪流扰动矫正模块示意 图； 图7所示为本发明实施例一种消浪的风浪流联合发电系统浪流扰动矫正模块工作 流程图。 [0017] 图中：1、消浪发电模块；11、连接框架；111、加强桁架；112、外围框；113、立柱；114、弹簧；115、限位头柄；12、第一缓冲发电机构；121、浪流能发电门；122、套环；123、铰接轴；13、压载垂荡箱；2、安装模块；21、固定环；22,、转动环；23、导向尾板；24、第二缓冲发电机构；241套筒；242、传动杆；243、活塞；244、导向定滑杆；245、缓冲弹簧；3、风机模块； 具体实施方式[0018] 下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。 [0019] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“侧向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对 本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个” 的含义是两个或两个以上。 [0020] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语 在本发明中的具体含义。 实施例 [0021] 如图1至图7所示，一种消浪的风浪流联合发电系统，发电系统包括：消浪发电模块1，消浪发电模块1包括连接框架11和浪流能发电门121，浪流能发电 门121的门边与连接框架11通过铰接轴123铰接，浪流能发电门121与连接框架11之间设有 第一缓冲发电机构12；第一缓冲发电机构12包括立柱113、套环122和弹簧114，立柱113的端 部与连接框架11相接，浪流能发电门121与套环122的外壁相接，套环122套设于立柱113上， 与立柱113滑动连接，弹簧114分别设于套环122的两端，一弹簧114的两端分别与连接框架 11和套环122的一端部相接，另一弹簧114的两端分别与立柱113和套环122的另一端部相 接； 安装模块3，安装模块3包括固定环21，固定环21与消浪发电模块1之间设有第二缓 冲发电机构24；第二缓冲发电机构24包括套筒241、传动杆242、活塞243、导向定滑杆244和 缓冲弹簧245，活塞243的边缘与套筒241的内侧壁滑动连接，导向定滑杆244的一端与套筒 241的端部相接，另一端分别贯穿活塞243和传动杆242，分别与活塞243和传动杆242滑动连 接，传动杆242贯穿套筒241的筒壁，与套筒241的筒壁滑动连接，传动杆242的一端与活塞 243相接，另一端与连接框架11相接，缓冲弹簧245套设于导向定滑杆244的外周，缓冲弹簧 245的一端与活塞243相接，另一端与套筒241的端部相接，套筒241远离传动杆242的端部与 固定环21相接； 风机模块3，风机模块3包括固定架和风叶，风叶与固定架转动连接，固定环21固定 套于固定架的立柱上；风机模块3为现有风里发电技术，在次不做过多阐述。 实施例 [0022] 如图1至图7所示，在实施例一的基础上，本实施例连接框架11包括外围框112和用于加强外围框结构强度的加强桁架111，加强桁架11的两端分别与外围框112相接。 [0023] 立柱113的一端与外围框112相接，立柱113的另一端设有用于防止套环122与立柱113滑脱的限位头柄115，设于限位头柄115与套环122之间的弹簧114两端分别与限位头柄 115和套环122相接。 [0024] 固定环21的外周设有转动环22和与转动环22相匹配的滑槽，转动环22通过滑槽与固定环21转动连接，套筒241远离传动轴242的外筒底与转动环22的外壁相接；固定环21上 设有用于将浪流能发电门正对浪流方向的导向尾板23；发电系统还包括浪流扰动矫正模 块，流扰动矫正模块包括压力传感器和用于驱动转动环转动的电磁铁，压力传感器设于导 向尾板上，电磁铁设于固定环21上；电源为压力传感器、控制器和电磁铁供电，导向尾板23 的压力传感器接收水流压力并实时传输给控制器；控制器判断压力传感器探测的压力值是 否达大于预设阈值；当压力大于预设阈值时，控制器发送控制信号，控制电源为电磁铁供 电，压力传感器继续传输压力信号，直到压力传感器探测的压力值处于预设阈值内；当导向 尾板23上的压力处于预设阈值内，发电系统在浪流中的扰动信号由导向尾板23上的压力大 小探知，当压力传感器探测压力在预设阈值内，表明发电系统受浪流不稳定现象的扰动，而 非消浪发电模块1未正对浪流方向而受冲击力干扰。 [0025] 当导向尾板23上的压力处于预设阈值内，通过将整个系统在浪流中的扰动信号由导向尾板23上的压力大小探知，当压力传感器探测压力在一定阈值内，表明结构受浪流不 稳定现象的扰动而非消浪发电结构1未正对浪流方向的主要冲击力干扰，当结构受浪流不 稳定现象的扰动时可以通过电磁铁稳固连接导向机构2以保证平台稳定运行。 [0026] 消浪发电模块还包括用于承载连接框架11的压载垂荡箱13，压载垂荡箱13包括由底板和顶板，底板的板面与平面顶板的板面相接，底板的下板面为弧形曲面，外围框112的 下端与顶板的上板面相接。 [0027] 本实施例的工作原理：当消浪发电模块1未正对浪流方向时，导向尾板23则在浪流冲击下带动转动环22沿固定环21滑槽滑动，保持浪流能发电门121正对浪流方向；浪流能发 电门121俘获浪流能，通过顶端发电机定子套环122和发电机定子立柱113通过弹簧114相互 配合将俘获的浪流能转化为机械能再转化为电能；第二缓冲发电机构24将消浪发电模块1 未能俘获而传递过来的能量进一步通过发电机定子套筒241、传动杆242、发电机动子活塞 243、导向定滑杆244、内部缓冲弹簧245的配合将能量转化为机械能再转化为电能，实现二 次消浪和二次能量转换。 [0028] 连接框架11起连接和安置接浪流能发电门121和压在垂荡箱13的作用；压载垂荡箱13可充当压载水舱和垂荡板的作用，弧形曲面底板结构以便于降低结构转动时的阻力； 加强桁架111采用桁架结构，一方面加强连接框架11强度，一方面形成框架间孔隙耗散部分 浪流能量。 |
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