一种海上能源综合利用系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN103075295A*(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103075295103075295A(43)申请公布日2013.05.01(21)申请号201210564754.0(22)申请日2012.12.22(71)申请人中国科学院工程热物理研究所地址100190北京市海淀区北四环西路11号A202(72)发明人杨科吴蔚徐建中(51)Int.Cl.F03B13/24(2006.01)F03D9/02(2006.01)F03D11/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图4页附图4页(54)发明名称一种海上能源综合利用系统(57)摘要本发明公开了一种海上能源综合利用发电系统，包括风力机、波浪能转换装置和洋流能转换装置，波浪能转换装置包括顶部封闭下端开口的若干个布置于风力机周围的浮台，每个浮台与一固定于海底的立柱固定连接，浮台之间通过安装于浮台侧壁的连接管连通，有两个浮台的顶端各开有一个气孔，分别安装方向相反的单向通气阀，一个只能进气，另一个只能出气，出气的浮台顶端安装空气透平，其输出轴与洋流能转换装置的输出轴通过齿轮系统实现动力合成，带动所述发电机发电。该系统将海上风能、波浪能、洋流能三种发电形式综合利用，实现复杂环境下电力的互补，保证了功率输出的稳定，有利于并网。此外，波浪能装置还减小了波浪对塔架的冲击及洋流的湍流度。CN103075295ACN1037529ACN103075295A权利要求书1/1页1.一种海上能源综合利用发电系统，包括风力机、波浪能转换装置和洋流能转换装置，其特征在于，所述波浪能转换装置包括顶部封闭下端开口的若干个浮台、空气透平和发电机，所述若干个浮台布置于风力机周围，每个浮台与一固定于海底的立柱固定连接，其侧壁设有气孔，浮台之间通过安装于所述气孔间的连接管连通，其中，有两个浮台的顶端各开有一个气孔，分别安装方向相反的单向通气阀，一个只能进气，另一个只能出气，出气的浮台顶端安装空气透平，所述空气透平的进气口正对只能出气的单向通气阀的出口，所述空气透平的输出轴与洋流能转换装置的输出轴通过齿轮系统实现动力合成，带动所述发电机发电。2.根据权利要求1所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述洋流能转换装置安装于出气浮台下方，其输出轴伸入浮台顶部的所述齿轮系统，实现与波浪能转换装置的动力合成。3.根据权利要求2所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述洋流能转换装置为固连于海底的垂直轴水力涡轮。4.根据权利要求1至3任一项所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述齿轮系统包括一锥齿轮系与一行星轮系，所述空气透平的输出轴通过锥齿轮系将水平方向转动变为垂直方向转动，行星轮系实现双动力的合成，其外齿圈由锥齿轮带动，太阳轮由洋流能转换装置的输出轴带动，行星轮绕太阳轮的公转运动作为合成后动力的输出，带动交流电机发电。5.根据权利要求1至4任一项所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述发电机发出的电通过电缆伸到所述风力机的塔筒以及机舱内。6.根据上述任一项权利要求所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述发电机发出的电一部分供应至风力机中的耗电部件，另一部分存入蓄电池中，当风力机发出的电力因波动而不足时，启动所述蓄电池，以补偿输出功率，实现电力输出的稳定。7.根据上述任一项权利要求所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述风力机为部署于近海的固定于海底的打桩式风力机。8.根据上述任一项权利要求所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述若干个浮台均匀布置于风力机周围。9.根据上述任一项权利要求所述的海上能源综合利用发电系统，其特征在于，所述连接管为软管，其出口安装单向通气阀，限定空气流动方向，波浪起伏时使浮台下方的空气压缩或膨胀，沿着浮台间的软管流动，并实现空气逐级压缩或膨胀。2CN103075295A说明书1/3页一种海上能源综合利用系统技术领域[0001]本发明涉及一种海上能源综合利用系统，尤其是一种近海打桩式海上风能、波浪能、洋流能综合利用系统，该系统具有系统稳定性好和经济效益高的特点。背景技术[0002]海洋中存储着丰富的能源，其中风能，波浪能，洋流能是取之不尽用之不竭的绿色可再生能源。目前，单台海上风力机的发电功率达到MW级别，但是由于风速不稳定，风力机输出的电力容易波动，很难直接并入当地电网。波浪能也不稳定，且能量转换装置发电效率低，占用空间大，需要规模化利用才能获得有效收益。洋流能相比之下较稳定，波动有规律性，周期较长。目前单台垂直轴洋流能涡轮的功率为10-100KW。但是洋流能的来流速度容易受海面波浪影响，增大了湍流度，降低了能量转换装置的效率和运行寿命。以上问题