海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场的制作方法

1.本发明属于海洋可再生能源和水产养殖工程技术领域，具体涉及到海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场。

背景技术：

2.在陆地上进行蓄水发电储能，是利用电网谷电价格低时，进行抽水并蓄水，电网达到峰值时，电价较高时再放水，利用水力势能进行发电，以补充电网在峰值时，社会巨大的用电量，这种方式不会增加电网的发电总量，只是调整了电网在峰谷时，满足社会用电的一种权宜之计，最终是会降低电网总电能的消耗量。
3.世界上的海洋潮流能、潮汐能、波浪能资源非常丰富，国际上各国均在积极开发海洋能发电的新技术和新方法，取得了一些进展，但进展不大。如今，沿海海水养殖面积日益盛行，沿海地域的养殖面积，已经不足以满足人们的海产品养殖的需求，而且沿海海水污染严重，养殖及渔业产量和品质也都在下降，人们已经开始远洋捕捞作业和进入远海建设海洋牧场，以扩大海洋养殖面积，提高海水养殖产品质量和产量。

技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术的缺点，提供利用海洋的潮流能、潮汐能或波浪能在进行发电的同时，满足海产品养殖一体化的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场。
5.解决上述技术问题所采用的技术方案是：在平台甲板上部设置有蓄水库，平台甲板上侧四周设置有舷板，蓄水库底部的风洞中设置有第一立轴微风发电机组，平台甲板下侧设置有与蓄水库相互连通的水库下水仓，水库下水仓底部设置有下水仓阀，平台甲板底部四周方向均匀设置有钢锁链，钢锁链通过锚钩与海床固定连接，平台甲板底部四周方向均匀设置有第一沉浮调节气仓，平台甲板底部中间设置有第一沉浮调节气仓，平台甲板四周均匀设置有在海水中的漂浮组件，多个漂浮组件的出口端通过输送水管与设置在蓄水库上侧的第一水平轴轮式发电机组在入口端相互连通，平台甲板上设置有无动力水泵组件，无动力水泵组件的入口端与海水相互连通，无动力水泵组件的出口端与第一水平轴轮式发电机组在入口端相互连通，第一水平轴轮式发电机组的出口端与蓄水库相互连通，蓄水库底部一侧设置有水闸，水闸的出口端设置有第二水平轴轮式发电机组。
6.进一步的，所述的漂浮组件为：平台甲板与连接板一端转动连接，连接板另一端与海水中的浮漂转动连接，连接板上侧设置有与平台甲板转动连接的上液压活塞，连接板下侧设置有与平台甲板转动连接的下液压活塞，上液压活塞、下液压活塞分别设置有与海水相互连通的进水管和与输送水管相互连通的出水管，进水管中设置有进水单向阀，出水管中设置有出水单向阀。
7.进一步的，所述的无动力水泵组件为：平台甲板上设置有负压蓄水罐，负压蓄水罐一侧通过上水管与海水相互连通，负压蓄水罐的顶部入口端通过第一管道与漏斗相互连
通，第一管道上设置有密封阀门，负压蓄水罐顶部设置有负压抽气嘴和负压表，负压蓄水罐的出口端与蓄水罐相互连通，蓄水罐上设置有放气阀门，蓄水罐通过第二管道与第一水平轴轮式发电机组的入口端相互连通，第二管道上设置有流量阀门、第一单向逆流阀与第二单向逆流阀。
8.进一步的，所述的第二管道的出水口所在的管道与水平面之间夹角为55
°
～80
°
。
9.进一步的，所述的平台甲板上设置有位于蓄水库上方的光伏发电板，平台甲板上设置有位于光伏发电板上方的第二立轴微风发电机组，平台甲板上均匀设置有支撑塔，支撑塔通过支撑杆设置有位于第二立轴微风发电机组上方的三叶片风力发电装置。
10.进一步的，所述的光伏发电板与第二立轴微风发电机组之间的距离为1.5～2.0m，蓄水库的水平面与光伏发电板之间的距离为4.0～6.0m。
11.进一步的，所述的蓄水库内部设置有将蓄水库内部分隔为多个相互连通区域的隔板，蓄水库底部设置有网格筛。
12.进一步的，所述的水库下水仓的深度为蓄水库深度的2～3倍。
13.本发明利用漂浮组件系统进行抽水，无动力水泵组件将水源处的水抽出并汇聚流出，进行第一水平轴轮式发电机组系统发电后，自流入蓄水库，蓄水库进行水产品养殖，从蓄水库的水闸放水口处，利用其到水源地的落差造成的水流势能，第二水平轴轮式发电机组发电，尾水自流入水源地，同时建设光伏发电、风力发电等，形成蓄水发电产业与海产养殖产业的海上牧场产业耦合一体化。本发明应用于海洋，进行潮流能蓄水养殖和蓄水势能水力发电及多能互补，建设多经济耦合一体化的海上牧场，同时也适用于建设在大型水库、湖泊等地，进行湖泊养殖和蓄水养殖的多层立体养殖及水多能互补的发电形式，发电后的尾水还可应用灌溉农田等，获得清洁、可再生、可循环的绿电能。
附图说明
14.图1是本发明海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场一个实施例的结构示意图。
15.图2是图1的俯视图。
16.图3是图1中漂浮组件3的结构示意图。
17.图4是图1中无动力水泵组件5的结构示意图。
18.附图标记：1、钢锁链；2、海水；3、漂浮组件；301、浮漂；302、连接板；303、上液压活塞；304、出水管；305、出水单向阀；306、下液压活塞；307、进水单向阀；308、进水管；4、舷板；5、无动力水泵组件；501、上水管；502、负压抽气嘴；503、漏斗；504、第一管道；505、密封阀门；506、负压表；507、负压蓄水罐；508、放气阀门；509、蓄水罐；510、第二管道；511、第一单向逆流阀；512、第二单向逆流阀；513、流量阀门；6、三叶片风力发电装置；7、第一水平轴轮式发电机组；8、支撑杆；9、光伏发电板；10、蓄水库；11、隔板；12、第一立轴微风发电机组；13、水闸；14、第二水平轴轮式发电机组；15、平台甲板；16、水库下水仓；17、下水仓阀；18、第一沉浮调节气仓；19、海床；20、锚钩；21、第二沉浮调节气仓；22、支撑塔；23、网格筛；24、风洞；25、输送水管；26、第二立轴微风发电机组；27、第三立轴微风发电机组。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
20.如图1、图2所示，本实施例的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场由钢锁链1、漂浮组件3、舷板4、无动力水泵组件5、三叶片风力发电装置6、第一水平轴轮式发电机组7、支撑杆8、光伏发电板9、蓄水库10、隔板11、第一立轴微风发电机组12、水闸13、第二水平轴轮式发电机组14、平台甲板15、水库下水仓16、下水仓阀17、第一沉浮调节气仓18、锚钩20、第二沉浮调节气仓21、支撑塔22、网格筛23、风洞24、输送水管25、第二立轴微风发电机组26、第三立轴微风发电机组27联接构成。
21.在平台甲板15上部设置有蓄水库10，平台甲板15采用耐腐蚀合金钢材及耐腐蚀非金属材料、耐腐蚀涂层等进行加工、制作和处理，强度达到抗12级台风的能力以上。蓄水库10的高度为10～15m，蓄水的高度为8～13m。蓄水库10底部设置有网格筛23，网格筛23用于防止水产物顺流而出。
22.平台甲板15上侧四周设置有舷板4，舷板4用于阻挡风浪。蓄水库10底部的风洞24中设置有第一立轴微风发电机组12，第一立轴微风发电机组12采用现有技术，蓄水库10内喷涂明矾颗粒浅的防污漆，风洞24用于在利用风力发电的同时，减少蓄水库10的风力阻力，有利于海上牧场的整体稳定性。平台甲板15下侧设置有与蓄水库10相互连通的水库下水仓16，水库下水仓16的深度较深，足以加强海平面上的蓄水库10的稳定性，适合深水海产品的养殖，水库下水仓16的深度为蓄水库10深度的2～3倍，以确保蓄水库10的整体稳定性、增加蓄水库10的浮力，减缓了平台甲板15的浮力造成的压力。蓄水库10内部设置有将蓄水库10内部分隔为多个相互连通区域的隔板11，由于蓄水库10面积、体积巨大，台风季节能够保持海上牧场整体的稳定性，将大面积的蓄水库10格子化，大面积的蓄水库10中间的多个隔板11，把蓄水库10分化成多个格子，每个格子隔板11下面留有多个孔洞，孔洞上有筛网，防止两个格子之间的鱼虾类来回窜动，也保证了蓄水库10整体水位的平稳，也加强了整体蓄水库10及平台甲板15总体的稳定性。在台风季节，有效防止了蓄水库10内的水流共振摇摆，出现的强大惯性而造成海上牧场的损坏，同时，也避免了每个格子养殖的海产品品种产生混乱的情况。
23.水库下水仓16底部设置有下水仓阀17，下水仓阀17利于海上牧场整体海上运输时，可放入部分水，方便整体拖运，方便将蓄水库10内清洗和排放废水，方便海上牧场在特殊时期，比如：超强的台风天气，海上牧场进一步下潜或潜伏。平台甲板15底部四周方向均匀设置有钢锁链1，钢锁链1通过锚钩20与海床19固定连接，将平台甲板15牢固锚定在海洋中。平台甲板15底部四周方向均匀设置有第一沉浮调节气仓18，平台甲板15底部中间设置有第二沉浮调节气仓21，第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21内充入压缩空气，依靠其各自的气体压力大小，确保平台甲板15各方位的在水平面上的高度，确保海上牧场整体的稳定性。第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21采用的金属材料耐腐蚀或经过耐腐蚀处理，外表需喷涂氧化亚铜或明矾颗粒浅的船底防污漆，防污漆涂层的厚度为1000～1200μm，其保护时间一般可在18～24个月，以防止藤壶等海洋生物寄生在其表面，防止其影响工作效率。同时第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21的几何形状为正方体、菱
形体或圆筒状，仓内具有一定的承压能力。将压缩空气打入第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21，以调整整体平台甲板15的水平度和各个方位的沉浮高度，平台甲板15通过第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21充气的压力大小，进行沉浮高度的微调。必要时，可停止蓄水，提升水闸13进行泄流防洪，以稳定平台甲板15和蓄水库10的安全。也可将第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21的压缩气体放出，向第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21只打入部分海水，使整个海上牧场，处于半潜状态或潜伏状态，以平稳渡过强大的、危险的台风，保证海上牧场的整体安全。台风过后，将第一沉浮调节气仓18和第二沉浮调节气仓21里的海水排净，再鼓入一定量的压缩空气，使海上牧场恢复原有的状态。
24.平台甲板15四周均匀设置有在海水2中的漂浮组件3，多个漂浮组件3的出口端通过输送水管25与设置在蓄水库10上侧的第一水平轴轮式发电机组7在入口端相互连通，平台甲板15上设置有无动力水泵组件5，无动力水泵组件5的入口端与海水2相互连通，无动力水泵组件5的出口端与第一水平轴轮式发电机组7在入口端相互连通，第一水平轴轮式发电机组7的出口端与蓄水库10相互连通，漂浮组件3通过海水浮动做不规律的摇动和运动，将波浪能通过漂浮组件3转化成机械动能。
25.多个漂浮组件3和多个无动力水泵组件5带动上液压活塞303和下液压活塞306抽取海水，为蓄水库10注水和蓄水，并经过第一水平轴轮式发电机组7发电，海水进行了搅拌并充氧，为蓄水库10注入增氧海水，利于养殖的鱼类生长。蓄水库10放水时，第二水平轴轮式发电机组14发电，海水又进行了搅拌并充氧，最后排入大海，为海洋提供了增氧水，也同样利于海洋生物生长。
26.蓄水库10底部一侧设置有水闸13，水闸13的出口端设置有第二水平轴轮式发电机组14。第二水平轴轮式发电机组14进行高密度、高强度、重复多次水力势能发电。水闸13底部与平台甲板15之间的高度为2～5m，因此，水闸13放出的水的压力为0.06～0.11mpa以上。第一水平轴轮式发电机组7与第二水平轴轮式发电机组14的结构相同，均采用现有技术。
27.平台甲板15上设置有位于蓄水库10上方的光伏发电板9，蓄水库10也可以建筑在离水源较近、较高的陆地上，蓄水库10内可养殖水产品，蓄水库10的水平面与光伏发电板9之间的距离为4.0～6.0m。平台甲板15上设置有位于光伏发电板9上方的第二立轴微风发电机组26，光伏发电板9与第二立轴微风发电机组26之间的距离为1.5～2.0m。平台甲板15上均匀设置有支撑塔22，支撑塔22通过支撑杆8设置有位于第二立轴微风发电机组26上方的三叶片风力发电装置6。光伏发电板9、三叶片风力发电装置6进行风光联合发电，三叶片风力发电装置6采用现有技术。
28.本海上牧场系统，也可建设大型河流及湖泊中，建设一个湖上牧场。当蓄水库10建筑在离水源较近、较高的陆地上时，无需安装漂浮组件3系统进行抽水，可只采用无动力水泵组件5将水源处的水抽出并汇聚流出，第一水平轴轮式发电机组7系统发电后，自流入蓄水库10，蓄水库10内进行水产养殖，蓄水库10的水闸13放水口处，利用其到水源地的落差，造成的水流势能，第二水平轴轮式发电机组14发电，尾水自流入水源地或进行灌溉等应用。蓄水库10蓄水发电产业与海产养殖产业的海上牧场产业耦合一体化，集波浪能发电、光伏发电、风力发电、海产品养殖等多经济一体化的产业耦合集，形成一个新的经济产业领域或新能源领域。同时本实施例为电动汽车、电动汽艇等新能源运载工具及其它器械，进行昼夜发电，为蓄电池进行24h补充电能，可无限增加续航里程，无需再建设大量的充电桩。
29.如图3所示，漂浮组件3由浮漂301、连接板302、上液压活塞303、出水管304、出水单向阀305、下液压活塞306、进水单向阀307、进水管308联接构成，漂浮组件3为：平台甲板15与连接板302一端转动连接，连接板302另一端与海水2中的浮漂301转动连接，连接板302上侧设置有与平台甲板15转动连接的上液压活塞303，连接板302下侧设置有与平台甲板15转动连接的下液压活塞306，上液压活塞303、下液压活塞306分别设置有与海水2相互连通的进水管308和与输送水管25相互连通的出水管304，进水管308中设置有进水单向阀307，出水管304中设置有出水单向阀305。
30.如图4所示，无动力水泵组件5由上水管501、负压抽气嘴502、漏斗503、第一管道504、密封阀门505、负压表506、负压蓄水罐507、放气阀门508、蓄水罐509、第二管道510、第一单向逆流阀511、第二单向逆流阀512、流量阀门513联接构成，无动力水泵组件5为：平台甲板15上设置有负压蓄水罐507，负压蓄水罐507一侧通过上水管501与海水2相互连通，负压蓄水罐507的顶部入口端通过第一管道504与漏斗503相互连通，第一管道504上设置有密封阀门505，负压蓄水罐507顶部设置有负压抽气嘴502和负压表506，负压蓄水罐507的出口端与蓄水罐509相互连通，蓄水罐509上设置有放气阀门508，蓄水罐509通过第二管道510与第一水平轴轮式发电机组7的入口端相互连通，第二管道510上设置有流量阀门513、第一单向逆流阀511与第二单向逆流阀512。由于上液压活塞303和下液压活塞306加压后，第二管道510汇聚到第一水平轴轮式发电机组7的出水口的海水压力为0.3～0.5mpa，因此第二管道510的出水口所在的管道与水平面之间夹角为55
°
～80
°
。
31.本实施例的工作原理如下：(1)浮漂301通过海水2做不规律的机械运动，带动和压缩上液压活塞303和下液压活塞306做不规律的伸缩，从而做压缩抽吸运动，将海水通过进水管308和进水单向阀307进入上液压活塞303，将海水通过进水管308和进水单向阀307进入下液压活塞306，经波浪能转化的机械能进行加压，高压力的海水通过出水管304和出水单向阀305流入输送水管25，因此将海上牧场周围所有的漂浮组件3抽取的海水通过输送水管25汇聚并加入第一水平轴轮式发电机组7，第一水平轴轮式发电机组7进行水力势能发电。
32.(2)关闭流量阀门513，打开放气阀门508，通过漏斗503预先将海水加入负压蓄水罐507，当第二管道510出水时，将放气阀门508关闭，再将负压蓄水罐507灌入水，当液面达到上水管501的出口端所处的位置时，关闭密封阀门505，打开流量阀门513，第二管道510开始出水，负压蓄水罐507的水位下落，使负压蓄水罐507形成真空负压。同时需要定期观察和检测负压表506，正常压力保持在-0.15～-0.2mpa。为了增加上水管501的扬程，可在负压蓄水罐507的负压抽气嘴502继续抽取部分空气，使负压蓄水罐507的压力保持在-0.15～-0.2mpa，使上水管501的扬程达到在15m以上。上水管501抽吸海水2进入负压蓄水罐507，进行周而复始、循环往复无动力抽水，最后将所有的无动力水泵组件5抽吸的海水，通过输送水管25输送到第一水平轴轮式发电机组7，用于势能发电后再补充蓄水库10，两个第一单向逆流阀511、第二单向逆流阀512将第二管道510出口端的水的扬程提升10～20m。
33.(3)根据上液压活塞303和下液压活塞306的总水量，调整水闸13的高度进行放水。打开蓄水库10上的水闸13，放水时水流压力较大，采用第二水平轴轮式发电机组14进行高密度、高强度、重复多次进行水力势能发电。
34.以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

技术特征：

1.海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于：在平台甲板(15)上部设置有蓄水库(10)，平台甲板(15)上侧四周设置有舷板(4)，蓄水库(10)底部的风洞(24)中设置有第一立轴微风发电机组(12)，平台甲板(15)下侧设置有与蓄水库(10)相互连通的水库下水仓(16)，水库下水仓(16)底部设置有下水仓阀(17)，平台甲板(15)底部四周方向均匀设置有钢锁链(1)，钢锁链(1)通过锚钩(20)与海床(19)固定连接，平台甲板(15)底部四周方向均匀设置有第一沉浮调节气仓(18)，平台甲板(15)底部中间设置有第二沉浮调节气仓(21)，平台甲板(15)四周均匀设置有在海水(2)中的漂浮组件(3)，多个漂浮组件(3)的出口端通过输送水管(25)与设置在蓄水库(10)上侧的第一水平轴轮式发电机组(7)在入口端相互连通，平台甲板(15)上设置有无动力水泵组件(5)，无动力水泵组件(5)的入口端与海水(2)相互连通，无动力水泵组件(5)的出口端与第一水平轴轮式发电机组(7)在入口端相互连通，第一水平轴轮式发电机组(7)的出口端与蓄水库(10)相互连通，蓄水库(10)底部一侧设置有水闸(13)，水闸(13)的出口端设置有第二水平轴轮式发电机组(14)。2.根据权利要求1所述的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于，所述的漂浮组件(3)为：平台甲板(15)与连接板(302)一端转动连接，连接板(302)另一端与海水(2)中的浮漂(301)转动连接，连接板(302)上侧设置有与平台甲板(15)转动连接的上液压活塞(303)，连接板(302)下侧设置有与平台甲板(15)转动连接的下液压活塞(306)，上液压活塞(303)、下液压活塞(306)分别设置有与海水(2)相互连通的进水管(308)和与输送水管(25)相互连通的出水管(304)，进水管(308)中设置有进水单向阀(307)，出水管(304)中设置有出水单向阀(305)。3.根据权利要求1所述的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于，所述的无动力水泵组件(5)为：平台甲板(15)上设置有负压蓄水罐(507)，负压蓄水罐(507)一侧通过上水管(501)与海水(2)相互连通，负压蓄水罐(507)的顶部入口端通过第一管道(504)与漏斗(503)相互连通，第一管道(504)上设置有密封阀门(505)，负压蓄水罐(507)顶部设置有负压抽气嘴(502)和负压表(506)，负压蓄水罐(507)的出口端与蓄水罐(509)相互连通，蓄水罐(509)上设置有放气阀门(508)，蓄水罐(509)通过第二管道(510)与第一水平轴轮式发电机组(7)的入口端相互连通，第二管道(510)上设置有流量阀门(513)、第一单向逆流阀(511)与第二单向逆流阀(512)。4.根据权利要求3所述的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于：所述的第二管道(510)的出水口所在的管道与水平面之间夹角为55
°
～80
°
。5.根据权利要求1所述的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于：所述的平台甲板(15)上设置有位于蓄水库(10)上方的光伏发电板(9)，平台甲板(15)上设置有位于光伏发电板(9)上方的第二立轴微风发电机组(26)，平台甲板(15)上均匀设置有支撑塔(22)，支撑塔(22)通过支撑杆(8)设置有位于第二立轴微风发电机组(26)上方的三叶片风力发电装置(6)。6.根据权利要求5所述的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于：所述的光伏发电板(9)与第二立轴微风发电机组(26)之间的距离为1.5～2.0m，蓄水库(10)的水平面与光伏发电板(9)之间的距离为4.0～6.0m。7.根据权利要求1所述的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于：所述的蓄水库(10)内部设置有将蓄水库(10)内部分隔为多个相互连通区域的隔
板(11)，蓄水库(10)底部设置有网格筛(23)。8.根据权利要求1所述的海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，其特征在于：所述的水库下水仓(16)的深度为蓄水库(10)深度的2～3倍。

技术总结

本发明公开了海洋波浪能蓄水养殖及多种形式发电耦合体的海上牧场，多个漂浮组件的出口端与第一水平轴轮式发电机组在入口端相互连通，平台甲板上设无动力水泵组件，无动力水泵组件的入口端与海水相互连通，无动力水泵组件的出口端与第一水平轴轮式发电机组在入口端相互连通，第一水平轴轮式发电机组的出口端与蓄水库相互连通，水闸的出口端设第二水平轴轮式发电机组。本发明通过第一水平轴轮式发电机组系统发电后自流入蓄水库，蓄水库的水闸放水口处的第二水平轴轮式发电机组发电，蓄水池还可发展渔业养殖，尾水自流入水源地，再循环抽取，同时建设光伏发电、风力发电，形成蓄水发电产业与海产养殖产业的海上牧场产业耦合一体化。体化。体化。