一种海上风能、波浪能、潮汐能多能混合发电平台

1.本发明属于新能源领域，涉及一种海上风能、波浪能、潮汐能多能混合发电平台。


背景技术：

2.海上发电平台作为海洋作业平台工作过程中的能源供给附属装置，已经广泛地应用在海上的能源发电领域，用于给海洋作业提供电能。但据目前了解，海上发电平台的的发展并未得到完善，由于发电装置捕获的海洋能功率会直接影响其输出功率，以及海洋能本身就极不稳定，导致输出的效率极不稳定并且电力并网的难度很高，装置的总体积很高还导致了成本极大增加。
3.针对海洋能独立发电时都存在输出不稳定、电力并网难和发电成本高等问题。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供本发明采用的技术方案是：一种海上风能、波浪能、潮汐能多能混合发电平台，包括：
5.采用风能进行发电，输出电能的垂直轴风机装置；
6.采用潮汐能进行发电，输出电能的竖轴水轮机装置；
7.采用波浪能进行发电，输出电能的波浪能发电装置；
8.用于接收所述垂直轴风机装置发送的电能、所述竖轴水轮机装置发送的电能、所述波浪能发电装置发送的电能，对电能进行变换及存储并按照负载的大小进行电能输出的的电气控制装置；
9.用于放置所述电气控制装置的平台甲板上；
10.设置在所述平台甲板下方，用于支撑所述平台甲板的载体基础。
11.进一步地，所述所述垂直轴风机装置设置在平台甲板的上方。
12.进一步地，所述所述垂直轴风机装置包括风机叶轮、直叶片和风机叶轮轴；
13.所述直叶片与所述风机叶轮相连接；
14.所述风机叶轮采用平台甲板上塔架进行支撑；
15.所述塔架内风机叶轮轴和旋转轴同心设置，
16.所述风机叶轮轴和所述旋转轴采用风机主轴连接；
17.所述旋转轴的底部连接有旋转式永磁同步发电机。
18.进一步地，所述竖轴水轮机装置设置在平台甲板的下方；
19.所述竖轴水轮机装置包括水轮机叶轮、螺旋叶片、水轮机叶轮轴、水轮机主轴、旋转轴和发电机；
20.所述水轮机叶轮轴、所述水轮机主轴和旋转轴同心设置；
21.所述水轮机主轴表面涂有多层涂漆，
22.所述水轮机主轴下部使用水润滑的橡胶轴承作径向支承；
23.所述水轮机主轴的上端连接旋转轴，旋转轴通过法兰盘与发电机连接。
24.进一步地：所述载体基础包括设置在海底的海底柱；
25.设置在所述平台甲板下方的主桩体；
26.用于连接所述海底柱和所述主桩体的连接柱。
27.进一步地：所述电气控制装置包括用于接收所述垂直轴风机装置发送的电能、所述竖轴水轮机装置发送的电能、所述波浪能发电装置发送的电能，得到交流电流的能量转换变换模块；
28.接收所述能量转换变换模块传送的转换后的交流电流，对交流电流进行存储的蓄电池组；
29.接收所述蓄电池组传送的交流电流，将交流电流转换为直流电流，再经过直流环节的最大功率点跟踪控制，将电能耦合于直流母线，对蓄电池组充电的智能调节主控制器；
30.所述蓄电池组输出由主控制器根据负载的大小发出pwm信号进行调控的直流电。
31.进一步地：所述波浪能发电装置包括：浮子、浮筒和直线型直驱发电机动子；
32.所述浮子与直线型直驱发电机动子刚性连接；
33.所述浮子带动动子做上下往复运动产生电能。
34.进一步地：所述平台甲板采用箱形抗扭结构。
35.进一步地：所述平台甲板上设置有正方形井口用于放置发电机的承载平台。
36.本发明提供的一种海上风能、波浪能、潮汐能多能混合发电平台，作为海洋作业平台工作过程中的能源供给附属装置，避免了作业平台对外界电力的依赖，减小了电缆的铺设成本。利用多能互补发电的方式解决了每种海洋能独立发电时都存在输出不稳定、电力并网难和发电成本高等问题。相对于传统单一海洋能发电，极大提高了电力输出的稳定性和可靠性。
37.本发明具有互补、高效以及稳定等特点。
38.本发明提供的一种风浪流联合发电平台，通过多海洋能协同发电形式，实现在多种环境下全天候、全季节发电，具有良好的输出稳定性和环境适应性；
39.本发明提供的风浪流联合发电平台，具有自主发电的特点，可在海上直接给其他用电量大的海洋作业平台供给电能，节约了电缆的铺设成本；
40.本发明提供的风浪流联合发电平台，针对单一发电装置输出不稳定的问题，设置有能量转换变换系统，保证电能耦合条件良好，同时由于负载载荷的变化，设置智能调节主控制器，保证电能输出的稳定性和可靠性；
41.本发明提供的风浪流联合发电平台，采用一种利用pwm信号进行调控的智能调节控制系统来实现电力供应的可靠性，使得输出电流的频率、幅度更加稳定；
42.该平台利用多种绿色海洋能发电，将发出的电能进行储能用于为远海无人设备提供电能，设备提供定位信息，更好的为无人设备提供位置信息，从而更好地满足无人设备的续航里程；
43.填补了海上多能发电领域的发展不足，为海上长时作业的电能需求提供了可能；
44.基于上述理由本发明可在新能源等领域广泛推广。
附图说明
45.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现
有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
46.图1是为本发明风浪流联合发电平台的三维立体图；
47.图2为本发明风浪流联合发电平台左视图；
48.图3为本发明风浪流联合发电平台的平台甲板结构图；
49.图4为本发明风浪流联合发电平台电气控制装置框架图。
50.附图说明：1、垂直轴风机装置，2、电气控制装置3、平台甲板，4波浪能发电装置、5、竖轴水轮机装置，6、载体基础。
具体实施方式
51.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
52.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
53.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
54.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
55.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
56.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位
之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
57.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
58.图1为本发明风浪流联合发电平台的三维立体图。
59.一种海上风能、波浪能、潮汐能多能混合发电平台，包括：
60.采用风能进行发电，输出电能的垂直轴风机装置1；
61.采用潮汐能进行发电，输出电能的竖轴水轮机装置5；
62.采用波浪能进行发电，输出电能的波浪能发电装置4；
63.用于接收所述垂直轴风机装置1发送的电能、所述竖轴水轮机装置5发送的电能、所述波浪能发电装置4发送的电能，对电能进行变换及存储并按照负载的大小进行电能输出的的电气控制装置2；
64.用于放置所述电气控制装置5的平台甲板3上；
65.设置在所述平台甲板3下方，用于支撑所述平台甲板3的载体基础6；
66.所述载体基础包括两个桩体；两个桩体间隔一定距离；
67.进一步地：所述所述垂直轴风机装置1设置在平台甲板3的上方。
68.所述所述垂直轴风机装置1包括风机叶轮、直叶片和风机叶轮轴；
69.所述直叶片与所述风机叶轮相连接；
70.所述风机叶轮采用平台甲板上塔架进行支撑；
71.所述塔架内风机叶轮轴和旋转轴同心设置，
72.所述风机叶轮轴和所述旋转轴采用风机主轴连接；
73.所述旋转轴的底部连接有旋转式永磁同步发电机。
74.所述竖轴水轮机装置5设置在平台甲板3的下方；
75.进一步地，所述竖轴水轮机装置5包括水轮机叶轮、螺旋叶片、水轮机叶轮轴、水轮机主轴、旋转轴和发电机；
76.所述水轮机叶轮轴、所述水轮机主轴和旋转轴同心设置；
77.所述水轮机主轴表面涂有多层涂漆，
78.所述水轮机主轴下部使用水润滑的橡胶轴承作径向支承；
79.所述水轮机主轴的上端连接旋转轴，旋转轴通过法兰盘与发电机连接。发电机在所述平台甲板电机承载平台上垂直安装。
80.如图2所示为风浪流联合发电平台左视图，垂直轴风机装置1和潮流能竖轴水轮机装置5分别布置在平台甲板3前后以平衡机组的重量，电气控制装置2的高度不会影响所述垂直轴风机装置1对风能的捕捉，竖轴水轮机装置5同载体基础6两桩体及波浪能发电装置4保持一定距离保证来流不会收到干扰，浮子采用圆柱圆锥复合型以兼顾圆柱形和圆锥形浮子的优势。
81.进一步地，所述桩体是两根大直径嵌岩桩；
82.所述桩体包括设置在海底的海底柱；海底桩是实心圆柱；
83.设置在所述平台甲板3下方的主桩体；
84.用于连接所述海底柱和所述主桩体的连接柱。
85.所述主桩体整体设计为水密构件，骨架为箱型抗扭结构，内部均匀布置纵横向加强材，
86.所述平台甲板采用箱形抗扭结构。
87.所述平台甲板上设置有正方形井口，井口正中心是一个圆形的电机承载平台。
88.具体的，如图3为本发明风浪流联合发电平台的平台甲板结构图，平台甲板3采用箱形抗扭结构，内部交错布置有纵横向加强材加固；平台甲板3中央搭载有电气控制装置2，采用集装箱式设计，可以整体拆装，内部承载三种海洋能的能量转换变换模块、蓄电池组、智能调节主控制器、定位模块；
89.所述垂直轴风机装置1与所述竖轴水轮机装置5空间上间隔一定距离；
90.所述电气控制装置5设在电气控制室内，所述电气控制室分别布置在甲板3前后；
91.所述波浪能发电装置4包括：浮子、浮筒和直线型直驱发电机动子；
92.所述浮子与直线型直驱发电机动子刚性连接；所述浮子采用圆柱圆锥复合型浮子；
93.所述浮筒带动动子做上下往复运动产生电能，所述波浪能发电装置4嵌套在载体基础6上；
94.不同工作环境下，三种能源相互结合将电能输送到电气控制装置2中的蓄电池组中进行存储，以备其他海上作业平台使用。
95.具体的，如图4所示为风浪流联合发电平台电气控制装置框架图，
96.所述电气控制装置2包括智能调节主控制器、能量转换变换模块、蓄电池组、智能调节主控制器和定位模块；
97.所述定位模块主要为海上无人设备提供定位信息，更好的为无人装备进行精准充电，可以理解为一个gps定位，为海上无人设备，包括无人船、无人机、水下机器人充电；所述定位模块与所述智能调节主控制器相连接；
98.所述能量转换变换模块用于接收所述垂直轴风机装置1发送的电能、所述竖轴水轮机装置5发送的电能、所述波浪能发电装置4发送的电能，得到交流电流；
99.所述蓄电池组接收所述能量转换变换模块传送的转换后的交流电流，对交流电流进行存储；
100.所述智能调节主控制器接收所述蓄电池组传送的交流电流，将交流电流转换为直流电流，再经过直流环节的最大功率点跟踪控制，将电能耦合于直流母线，对蓄电池组充电；
101.所述蓄电池组输出直流电经逆变电路给负载供电，输出电能的大小由智能调节主控制器根据负载的大小发出pwm信号进行调控。
102.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进
行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。