一种基于海上风电诱捕鱼类的设备

1.本发明涉及一种诱捕鱼类的装置和方法，尤其涉及一种基于海上风电诱捕鱼类的设备。


背景技术：

2.随着陆地资源的不断开发，陆地资源变得逐渐短缺；此时，加大对海洋领域资源的开发利用变得尤为重要。今年来，随着日趋严重的能源危机和环境问题，海上风电等可再生能源越来越收到广泛关注。我国海岸线长达1.8万公里，拥有发展海上风电的天然优势。海上风电与陆上风电相对，具有距离用电负荷中心近、海上风机不占用土地资源及海上风机效率高等特点。海上风电的大规模运用可有效应对能源危机问题和环境问题。但是，海上风电的发电量受季节和天气条件的影响，具有不稳定性；而且，海上风电的机械传动决定转化上限，机械转动来源于风能，而风能资源季节分布不均匀；另外，海上风电发电的波动性较大，与稳定的用电需求不完全匹配，容易导致电网频率波动较大。因此，如何克服海上风电存在的上述技术缺陷、使海上风电得到充分利用，是海上风电目前亟需解决的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的是克服海上风电的不稳定性，以提供一种能充分利用频率波动较大的海上风电的技术方案——一种基于海上风电诱捕鱼类的设备。
4.为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：一种基于海上风电诱捕鱼类的设备，包括：诱捕鱼网箱、诱捕装置、压缩空气罐、压缩机、涡轮机、发电机和热交换器；所述诱捕鱼网箱设置于桩基底部的冲刷坑内；所述诱捕装置设置于诱捕鱼网箱上方，与发电机电连接；所述压缩机连接压缩空气罐，压缩空气罐连接诱捕鱼网箱；海上风电产生的电能给压缩机供电，压缩机压缩压缩空气罐中的空气；所述压缩空气罐连接涡轮机，涡轮机连接发电机，发电机连接诱捕装置；压缩空气罐中的压缩空气驱动涡轮机，涡轮机带动发电机进行发电并给诱捕装置供电；所述热交换器连接于压缩空气罐和诱捕鱼网箱之间；在压缩机压缩空气的过程中，热交换器将压缩空气罐内压缩空气的热量输送到诱捕鱼网箱；在发电机进行发电的过程中，热交换器将诱捕鱼网箱周边水域的热量输送到压缩空气罐。
5.海上风电产生的电能输送到压缩机，电驱动压缩机压缩压缩空气罐中的空气，压缩空气罐中的气体变为高压高温气体，在这一过程中，压缩空气罐的温度会升高，依托热交换器，压缩空气罐的一部分热量输送到诱捕鱼网箱，会使得诱捕鱼网箱周边的水域水温升高，引诱喜温鱼类靠近诱捕鱼网箱，实施捕捞。待到需要电能的时候，压缩空气罐中的高温高压气体驱动涡轮机工作，涡轮机带动发电机进行发电，在这一过程中，压缩空气罐的温度会降低，依托热交换器，诱捕鱼网箱周边水域的热量输送到压缩空气罐处，会使得诱捕鱼网
箱周边的水域水温降低，引诱喜冷鱼类靠近诱捕鱼网箱，实施捕捞。本发明通过在风电桩基底部设置诱捕鱼网箱、诱捕装置、压缩空气罐、压缩机、涡轮机、发电机和热交换器，使得海上风电设备产生的频率波动较大电能直接用于给诱捕装置供电、改变诱捕鱼网箱周围的水温，从而实现不同水温鱼类的捕捞。
6.其中，压缩空气罐、压缩机、涡轮机、发电机和热交换器可以设置于诱捕鱼网箱的上方。具体位置的设定不影响发明目的的实现。
7.所述诱捕鱼网箱，可以为环形诱捕鱼网箱，环绕桩基设置。为方便安装和拆卸，所述诱捕鱼网箱采用模块化设计。所述诱捕鱼网箱包括：网箱进鱼口和网箱出鱼口。所述网箱进鱼口，是环形诱捕鱼网箱上设置的鱼类的入口，鱼类经由网箱进鱼口进入环形诱捕鱼网箱。所述网箱出鱼口，是环形诱捕鱼网箱上设置的鱼类的出口，鱼类经由网箱出鱼口离开环形诱捕鱼网箱，进入输鱼管道。
8.所述诱捕装置，用于引诱鱼类靠近诱捕鱼网箱；包括但不限于诱鱼灯或/和诱鱼声波器。诱鱼灯是一种在水下诱集鱼群的灯具，通过采用大亮度的深蓝色波段的灯光，引诱鱼类聚集到环形诱捕鱼网箱处，来捕捉鱼类。诱鱼声波器，通过发射特定声波，引诱特定鱼类，音频信号源发出流水声、求偶声等音频信号，达到引诱鱼类的目的。
9.所述压缩机，是一种通过压缩将低压低温气体提升为高压高温气体的从动的流体机械。
10.所述压缩空气罐，是一种耐高压、耐腐蚀的钢制罐体；罐体内部充满空气，当内部气体被压缩时，内部气体压强升高，温度上升，可以将海上风电的电能转化为空气内能储存起来，待到需要电能时，压缩空气内能可以驱动涡轮机旋转。
11.所述涡轮机，将空气内能转化为动能，推动与之相连的发电机。
12.所述发电机，用于将涡轮机产生的机械能转化为电能，机械能驱动发电机进行工作，发电机工作产生电能，电能通过输电线输送电能到诱捕装置处。
13.所述热交换器，用于使热量从热流体传递到冷流体。在压缩机工作时，依托热交换器，将压缩空气罐的一部分热量通过输热管道输送到桩基底部的环形诱捕鱼网箱，会使得环形诱捕鱼网箱周边的水域水温升高，引诱喜温鱼类靠近环形诱捕鱼网箱，实施捕捞。同时，待到需要电能的时候，压缩空气罐中的高温高压气体驱动涡轮机工作，进而带动发电机进行发电，在这一过程中，热能转换为电能，依托热交换器，将环形诱捕鱼网箱周边水域的热量通过输热管道输送到压缩空气罐处，会使得环形诱捕鱼网箱周边的水域水温降低，引诱喜冷鱼类靠近环形诱捕鱼网箱，实施捕捞。
14.上述设备，还可以包括旋转机构；所述旋转机构与桩基之间活动连接、与诱捕鱼网箱固定连接，所述活动连接是指旋转机构能绕桩基转动，旋转机构带动诱捕鱼网箱绕桩基转动；或者，所述旋转机构与桩基之间固定连接、与诱捕鱼网箱活动连接，所述活动连接是指诱捕鱼网箱通过旋转机构以绕桩基转动。
15.所述旋转机构，可以主要由套管和限位件组成，套管套设于桩基、与桩基之间固定连接、与诱捕鱼网箱活动连接；以使诱捕鱼网箱沿套管以桩基为轴旋转；限位件固定于套管、位于套管的顶部和底部，以使诱捕鱼网箱不能上下移动。限位件可以主要由顶部卡扣和底部卡扣组成，顶部卡扣和底部卡扣分别位于套管的顶部和底部。套管包括多个第一圆环件、多个大小不等的第二圆环件和两个以上l形连接件；第一圆环件竖向间隔排列，其内侧
固定于l形连接件的竖直部；第二圆环件与第一圆环件同圆心排列，其底面固定于l形连接件的的水平部。
16.上述设备，还可以包括自动投喂饵料箱；所述自动投喂饵料箱设置在诱捕鱼网箱上方，与发电机电连接；用于投饵料引诱海洋鱼类。所述自动投喂饵料箱，可根据目标鱼种调整投饵时间和频率。
17.上述设备，还可以包括水文监测设备；所述水文监测设备设置在诱捕鱼网箱上方，与发电机电连接；用于监测海底温度、水质、流量和流速等。根据水文监测设备监测到的结果可以预测目标鱼种，从而大大提高捕鱼工作效率。水文监测设备可以采用无线通讯方式实时传送监测数据。
18.上述设备，还可以包括制氧机，所述制氧机设置在诱捕鱼网箱上方，与发电机电连接；用于制取氧气；其工作原理是利用电解水制氧技术来制取氧气。制氧机通过提高环形诱捕鱼网箱处的海水氧气含量，引诱鱼类聚集，来捕捉鱼类。
19.上述设备，还可以包括水流导向板，所述水流导向板设置于网箱进鱼口的周围，根据来流方向可自动调节方向，使诱捕鱼网箱的网箱进鱼口始终保持在来流侧，更易于捕捉鱼类，从而进一步提高捕鱼效率。
20.上述设备，还可以包括输鱼管道，所述输鱼管道的进口与诱捕鱼网箱的网箱出鱼口连；其作用是将鱼类从诱捕鱼网箱运输到海面。所述输鱼管道和诱捕鱼网箱之间可以通过管道卡扣装置连接，管道卡扣装置可以使诱捕鱼网箱和输鱼管道紧紧衔接在一起。
21.上述设备，还可以包括进气管道，所述进气管道的出气口与压缩机的进气口连接；所述进气管道用于将海平面上的空气运输到压缩机，使得压缩机可以正常压缩空气来使压缩空气罐储能。
22.上述设备，还可以包括输电线，所述输电线分连接于海上风电设备和压缩机之间、发电机和各诱捕装置之间、发电机和热交换器之间，用于实现海上风电与压缩机之间、发电机和各诱捕装置设备之间、发电机和热交换器之间的电能输送。
23.上述设备，还可以包括输热管道，所述输热管道连接于压缩空气罐和热交换器、热交换器和诱捕鱼网箱之间，用于实现压缩空气罐与诱捕鱼网箱之间的热能输送。
24.上述设备，还可以包括碎石层，所述碎石层设置于诱捕鱼网箱/旋转机构与冲刷坑底表面之间，用于承载诱捕鱼网箱和旋转机构。
25.上述设备，还可以包括注浆层。所述注浆层位于诱捕鱼网箱侧面与冲刷坑侧面之间，利用注浆设备，通过注浆管注入浆液，在诱捕鱼网箱周围形成注浆加固区，用于加固诱捕鱼网箱。
26.本发明的有益效果是：设有风电储能装置，可以将海上风力发电的多余电能储存起来。风电储能装置所储存的电能可以供应各种机器的用电需求，这些机器可以用来保障和维持诱捕鱼网箱的正常工作，提高诱捕鱼网箱的诱捕鱼效果。
27.采用压缩机、涡轮机和发电机作为能量转换装置，采用压缩空气罐作为风电储能装置，采用热交换器作为能量传递装置。海上风电产生的电能输送到压缩机、驱动压缩机，压缩机对压缩空气罐中的空气进行压缩；压缩机将电能转化为机械能进而转化为空气内能。被压缩后的空气存储在压缩空气罐内，也就是说，海上风电产生的电能以空气内能的形
式存储在压缩空气罐中，实现了海上风电的简易储存，解决了海上风电不稳定频率波动较大而难以利用的问题。热交换器可以将压缩空气罐的热能传递到诱捕鱼网箱周围的海域中或者将诱捕鱼网箱周围的海域的热能传递到压缩空气罐，升高局部海域的温度，实现喜好特定温度鱼类的诱捕。压缩空气罐中的压缩空气驱动涡轮机、涡轮机带动发电机发电，将空气内能转化为机械能进而转化为电能，以给诱捕装置供电，实现诱捕装置对风电的利用。通过对风电的转化、存储，实现对风电的利用，对风电的利用实现了对不同种类的鱼类（喜温、喜冷等）的诱捕。
28.诱捕鱼网箱设置在桩基底部的冲刷坑内，可以减缓海流来流的速度，起到冲刷防护作用，并且诱捕鱼网箱对于海底生态具有更高的环境友好度，相比传统的海上风电冲刷坑防护设计，可以大大减少对海底环境可能造成的破坏。
29.在诱捕网箱的上方布置有诱捕装置，各种装置协同作用以起到良好的诱鱼效果。
附图说明
30.图1为桩基冲刷坑侧面剖视示意图；图2为本发明实施例提供的设备的侧面剖视示意图；图3为本发明实施例提供的环形诱捕鱼网箱侧面剖视示意图；图4为本发明实施例提供的环形诱捕鱼网箱俯视示意图；图5为本发明实施例提供的环形诱捕鱼网箱模块化俯视示意图；图6为热交换器示意图。
31.其中，1.压缩机、2.压缩空气罐、3.涡轮机、4.发电机、5.诱鱼灯、6.诱鱼声波器、7.自动投喂饵料箱、8.水文监测设备、9.制氧机、10.热交换器、11.海上风电桩基、12.水流导向板、13.环形诱捕鱼网箱、13-1.网箱进鱼口、13-2.网箱出鱼口、13-3.管道卡扣装置、14.输鱼管道、15.进气管道、16.输电线、17.输热管道、18.碎石层、19.注浆层、20.套管、20-1.顶部卡扣、20-2.底部卡扣。
具体实施方式
32.下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
33.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
34.如图1-6所示，一种基于海上风电诱捕鱼类的设备，包括：诱捕鱼网箱、诱捕装置、压缩空气罐2、压缩机1、涡轮机3、发电机4和热交换器10；诱捕鱼网箱设置于桩基底部的冲刷坑内；诱捕装置设置于诱捕鱼网箱上方，与发电机4电连接；压缩机1的连接压缩空气罐2，压缩空气罐2连接诱捕鱼网箱；压缩空气罐2连接涡轮机3，涡轮机3连接发电机4，发电机4连接诱捕装置；海上风电产生的电能给压缩机1供电，压缩机1压缩压缩空气罐2中的空气；压
缩空气罐2中的压缩空气驱动涡轮机3，涡轮机3带动发电机4进行发电并给诱捕装置供电；热交换器10连接于压缩空气罐2和诱捕鱼网箱之间；在压缩机1压缩空气的过程中，热交换器10将压缩空气罐2内压缩空气的热量输送到诱捕鱼网箱；在发电机4进行发电的过程中，热交换器10将诱捕鱼网箱周边水域的热量输送到压缩空气罐2。
35.其中，诱捕鱼网箱包括网箱进鱼口13-1和网箱出鱼口13-2。压缩空气罐2、压缩机1、涡轮机3、发电机4和热交换器10可以设置于诱捕鱼网箱的上方。压缩空气罐2、压缩机1、涡轮机3、发电机4和热交换器10均可以采用现有的压缩空气罐2、压缩机1、涡轮机3、发电机4和热交换器10。
36.海上风电产生的电能通过输电线16输送给压缩机1；压缩机1的连接压缩空气罐2是指压缩机1出气口的连接压缩空气罐2的进气口；压缩空气罐2连接诱捕鱼网箱是指压缩空气罐2和诱捕鱼网箱之间能进行能量传输，具体的，压缩空气罐2和诱捕鱼网箱之间可以通过输热管道17连接。热交换器10与压缩空气罐2和诱捕鱼网箱之间也可以通过输热管道17连接。
37.压缩空气罐2连接涡轮机3是指压缩空气罐2的出气口连接涡轮机3的进气口。涡轮机3和发电机4之间可以是通过皮带轮连接或链轮连接。发电机4连接诱捕装置是指电连接，具体的，可以通过输电线16连接。
38.作为一种具体实施方案，上述设备还可以包括旋转机构；旋转机构设于桩基周围，与桩基之间活动连接、与诱捕鱼网箱固定连接，以使旋转机构能绕桩基转动，进而带动诱捕鱼网箱绕桩基转动。或者，所述旋转机构与桩基之间固定连接、与诱捕鱼网箱活动连接，所述活动连接是指诱捕鱼网箱通过旋转机构以绕桩基转动。具体的，旋转机构可以主要由套管20、顶部卡扣20-1和底部卡扣20-2组成；套管20为一圆柱环型装置，其可以套在海上风电桩基11周围，且可以自由转动；顶部卡扣20-1和底部卡扣20-2分别位于套管20的顶部和底部。更具体的，套管20包括多个第一圆环件、多个大小不等的第二圆环件和两个以上l形连接件；第一圆环件水平设置、沿竖向间隔排列，其内侧固定于l形连接件的竖直部；第二圆环件水平设置、与第一圆环件同圆心排列，其底面固定于l形连接件的的水平部。
39.作为一种具体实施方案，诱捕鱼网箱可以为环形诱捕鱼网箱13，环绕桩基设置。其中，环形诱捕鱼网箱13可以采用模块化设计。例如，表面由网衣组成，整体外形为中间有圆柱形镂空的圆柱形网箱，圆柱形网箱分别由四个网箱拼接而成。
40.作为一种具体实施方案，诱捕鱼网箱还可以设置水流导向板12，水流导向板12设置于网箱进鱼口13-1的周围，根据来流方向可自动调节方向，使诱捕鱼网箱的网箱进鱼口13-1始终保持在来流侧。
41.作为一种具体实施方案，诱捕装置包括诱鱼灯5或/和诱鱼声波器6。诱鱼灯5或/和诱鱼声波器6均设置在诱捕鱼网箱上方、二者位于同一水平位置，与发电机4电连接，发电机4给诱鱼灯5或/和诱鱼声波器6供电。
42.作为一种具体实施方案，上述设备还可以包括自动投喂饵料箱7、水文监测设备8和制氧机9中的一种或两种以上。其中，自动投喂饵料箱7、水文监测设备8或/和制氧机9均设置在诱捕鱼网箱上方、三者位于同一水平位置、与诱捕装置位于同一水平位置，均与发电机4电连接；发电机4给自动投喂饵料箱7、水文监测设备8或/和制氧机9供电。
43.作为一种具体实施方案，上述设备还可以包括输鱼管道14或/和进气管道15，输鱼
管道14的进口与诱捕鱼网箱的网箱出鱼口13-2连。具体的，输鱼管道14和诱捕鱼网箱之间可以通过管道卡扣装置13-3连接。进气管道15的出气口与压缩机1的进气口连接。
44.作为一种具体实施方案，上述设备还可以包括碎石层18或/和注浆层19。碎石层18设置于诱捕鱼网箱/旋转机构与冲刷坑底表面之间，主要由级配碎石（各种大小不同粒级集料组成的混合料）组成，承载诱捕鱼网箱和旋转机构。注浆层19位于诱捕鱼网箱侧面与冲刷坑侧面之间，利用注浆设备，通过注浆管注入浆液，在诱捕鱼网箱周围形成注浆加固区，用于加固诱捕鱼网箱。
45.上述设备的实现方法：海水风电的桩基底部在海流的冲刷后，形成了巨大的冲刷坑。在冲刷坑的底部铺设级配碎石，形成碎石层18,以起到固定冲刷坑底部、增加承载力和平整冲刷坑的作用。安装旋转机构：将旋转机构的套管20套在桩基，顶部卡扣20-1一端与套管20的顶部活动连接、另一端固定于桩基，底部卡扣20-2一端与套管20的底部活动连接、另一端固定于桩基。在碎石层18的上方安装诱捕鱼网箱，诱捕鱼网箱与碎石层18之间不直接接触，诱捕鱼网箱固定于旋转机构的套管20上。在诱捕鱼网箱的网箱进鱼口13-1处安装水流导向板12。然后，在诱捕鱼网箱的周围进行注浆，形成注浆加固区。
46.在诱捕鱼网箱上方安装诱鱼灯5、诱鱼声波器6、自动投喂饵料箱7、水文监测设备8和制氧机9等诱捕装置，从诱鱼灯5到制氧机9逐渐靠近桩基，诱鱼灯5距离桩基最远，制氧机9距离桩基最近。诱鱼灯5、诱鱼声波器6、自动投喂饵料箱7、水文监测设备8和制氧机9均通过输电线16与发电机4连接。
47.在诱捕装置的上方安装涡轮机3和发电机4，二者位于同一水平位置。在涡轮机3和发电机4上方安装压缩空气罐2。在压缩空气罐2和诱捕鱼网箱竖直方向之间安装热交换器10。在压缩空气罐2上方安装压缩机1。将压缩机1通过输电线16连接与海上风电设备连接，压缩机1的进气口与进气管道15连接，压缩机1的出气口于压缩空气罐2的进气口连接。压缩空气罐2的出气口与涡轮机3的进气口连接，涡轮机3和发电机4之间通过皮带轮或链轮连接。压缩空气罐2通过输热管道17与热交换器10连接，热交换器10通过输热管道17与诱捕鱼网箱连接。
48.上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。