一种风能海流能互补的海上发电平台

1.本发明涉及新能源发电的技术领域，特别涉及一种风能海流能互补的海上发电平台。

背景技术：

2.目前所设计的各种海洋能收集装置对于多种多样的海洋环保“能种”而言，往往局限于只能少量的收集“单一能种”，而无法综合收集用于发电，使得投资昂贵、造价甚高，发电成本高。
3.鉴于此，行业内出现了对不同能源种类综合收集用于发电的发电平台，如专利海风海浪海流能量同步偶合的海上发电平台，公开了包括平台主体、海风海浪海流能量收集偶合装置、浮摆式波浪能收集偶合装置、浮体式波浪能收集偶合装置、发电装置；所述平台主体是由若干个浮箱与若干个框架结构连接而成的巨大四方体网状结构平台，平台用锚链4相对锚链4定于海底；每个浮箱上设有竖轴传送风能和海流能，平台主体的平面上设有汇集波浪能的横轴，横轴上设有若干个超越离合器，横轴通过偶合齿轮箱与竖轴相连；海风海浪海流能量收集偶合装置和发电装置是平台主体浮箱上所设置的竖轴通过偶合齿轮箱进入浮箱内经大齿轮传动驱动发电机发电；浮摆式波浪能收集偶合装置是在平台四周的内外设有若干个浮摆浮体式波浪能收集偶合装置是汇集波浪能的横轴上的超越离合器上有传动索先经过设置在平台主体上的定滑轮再经过海底重物上的定滑轮后与海面浮体相连；所有能量收集装置收集的流体运动能量都通过传送传动偶合装置传至发电装置；该发明的有益效果是克服了只能单一利用海风或海浪或海流的“单一能种”海上发电装置的低性价比缺点。然而，虽然上述专利克服了仅对单一能源种类收集和发电的局限性，但是在海流能发电过程中，海流能发电装置的旋转角度较小，可适应的海流方向受限，使得发电效率较低。

技术实现要素：

4.本发明为克服上述现有技术存在的，在海流能发电过程中，海流能发电装置的旋转角度较小，可适应的海流方向受限，使得发电效率较低高的问题，提供一种风能海流能互补的海上发电平台。
5.一种风能海流能互补的海上发电平台，包括浮体，所述浮体上方设置有风能发电装置，所述浮体下方设置有海流能发电装置，所述海流能发电装置包括有海流能发电机、用于使海流能发电装置转动的支撑轴、用于整流的导流罩、用于海流能发电的扇叶、用于消涡的消涡鳍，和用于调节扇叶方向的万向节结构；
6.所述扇叶与发电机通过万向节结构连接，所述万向节结构包括万向节叉和十字轴轴承。
7.风能海流能互补的海上发电平台工作时，浮体浮于海上，海流能发电装置位于水中，海流流经扇叶时带动扇叶转动，进而使得海流能发电装置进行发电；当海流方向与面向扇面的方向不一致时，通过支撑轴和万向节结构转动来保持扇叶面向海流方向，以提高发
电效率。消涡鳍、扇叶分别与电机的轴转动连接，扇叶转动时，消涡鳍和扇叶同步转动，消除扇叶的毂涡能量，实现节能。
8.进一步地，所述海流能发电装置还包括有发电机机舱，所述扇叶和海流能发电机的轴转动连接且绕轴设置，所述消涡鳍与扇叶同轴设置，且位于扇叶后方靠近发电机机舱一侧，所述消涡鳍与扇叶相间设置。海流流经扇叶时，扇叶转动，扇叶的叶片边缘产生绕流，海流在扇叶后方形成漩涡，通过设置消涡鳍进行消涡，减小海流能发电过程中的能量损耗。
9.进一步地，所述导流罩设于扇叶的外圆，导流罩上还设置有若干个用于整流的导流片，所述导流片的设置平均分导流罩所在平面，且导流片与整流罩固定连接，所述导流片位于扇叶远离发电机机舱的一侧。
10.进一步地，每个风能发电装置包括上下两层的垂直轴和与垂直轴转动连接的仿生鸮翼状扇叶，每层垂直轴上连接的仿生鸮翼状扇叶呈“十字”设置，仿生鸮翼状扇叶外侧的边缘为齿状。仿生鸮翼状扇叶呈“十字”设置有利于收集不同方向的风能并进行发电，提高发电效率，且仿生鸮翼状扇叶具有优秀的空气动力学性能，有利于提高发电效率；仿生鸮翼状扇叶设置有上下两层，使得增大总受风面积的同时，避免因仿生鸮翼状扇叶单个面积过大，而造成离心力的增加对结构造成损害。
11.进一步地，所述浮体包括浮体主体、分别位于浮体主体下方四角的浮体支柱、平行设置于浮体支柱下方的2个浮筒，2个所述浮筒下方分别设置有第二支撑架，2个所述浮筒之间横向连接有若干个第一支架，所述第二支撑架下方设置有分浮体。浮筒和浮体支柱在垂直方向与浮体主体连接，第一支架用于横向连接浮筒，避免海浪对浮体产生的横向的力造成结构损坏。
12.进一步地，所述浮体主体下方设置有蓄水池，所述蓄水池的外侧下端设置有排水口，所述排水口处的蓄水池内侧设置有与排水口适配的水轮机，所述水轮机与发电机连接，所述蓄水池还设置有抽水泵，所述抽水泵与蓄电池连接。
13.当蓄电池充满电时，风能与海流能转化所持续生成的电能使抽水泵工作，抽水泵通过电能对大海抽水，将电能转化为水的势能，需要用电时进行排水使水轮机运动，将水的势能和动能转化为电能；另外，当蓄水池蓄水时，起到减摇水舱的作用，有利于提高海上发电平台的稳性。
14.进一步地，2个所述浮筒外侧对称设置有减摇鳍。减摇鳍用于减小船体横摇，提高海上发电平台的稳性。
15.进一步地，所述浮体支柱的四侧棱角处竖直设置有凹槽，所述凹槽的顶端设置有锚链。锚链用于固定和稳定海上平台。
16.进一步地，所述浮体顶部一外侧设置有直升机平台，所述浮体主体靠近直升机平台一侧设置有防腐蚀装置，所述浮体上端四周设置有防护栏，所述防护栏顶部设置有平台警示灯。直升机平台用于直升机起飞和降落，以便工作人员转移；防护栏顶部设置有平台警示灯，以避免工作人员在夜里不慎跌落。
17.进一步地，所述浮体还包括位于浮体外层的外层结构，所述外层结构由外向内分别为防腐涂层、混凝土层和海绵层。海绵层用于隔绝噪音，为工作人员减噪；混凝土层的抗压性能良好，且持久耐用；防腐涂层位于最外层。
18.与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果是：
19.本发明公开了一种风能海流能互补的海上发电平台，包括浮体，浮体下方设置有海流能发电装置，所述海流能发电装置包括有海流能发电机、用于整流的导流罩、用于海流能发电的扇叶、用于消涡的消涡鳍，和用于调节扇叶方向的万向节结构；所述扇叶与发电机通过万向节结构连接，所述万向节结构包括万向节叉和十字轴轴承。
20.1)通过设置万向节结构和支撑轴，当海流变动时，扇叶可以始终面向海流方向，使得扇叶在海流能作用下具有可活动性，有利于稳定发电；通过设置消涡鳍对扇叶一侧进行消涡，减小海流能发电过程中的能量损耗，提高发电效率；通过设置导流罩和导流片对流向扇叶的海流进行整流，提高发电效率；
21.2)通过设置垂直轴和仿生鸮翼状扇叶，每层垂直轴上连接的仿生鸮翼状扇叶呈“十字”设置，以适应各种风向，仿生鸮翼状扇叶外侧的边缘为齿状，具有优秀的空气动力学性能，提高风力发电效率，此外，仿生鸮翼状扇叶有利于减少风能发电时产生的噪音；
22.3)蓄水池通过与抽水泵和水轮机配合工作，实现水的势能与电能的相互转化，间接起到蓄电池的作用：当蓄电池蓄满电时，风能海流能发电装置持续产生的电能用于使抽水泵抽水至蓄水池中，同时，蓄水池起减摇水舱的作用，需要用电时，可对蓄水池进行排水使水轮机工作发电。
附图说明
23.图1为本发明左前45度结构示意图；
24.图2为本发明的后视图；
25.图3为本发明的俯视图；
26.图4为海流能发电装置的正视图；
27.图5为万向节结构示意图；
28.图6为水轮机的结构示意图；
29.图7为外层结构的结构示意图。
30.其中，1、发电机机舱；2、浮体主体；3、风能发电装置；4、锚链；5、导流罩；6、蓄水池；7、减摇鳍；8、直升机平台；9、仿生鸮翼状扇叶；10、扇叶；11、平台警示灯；12、消涡鳍；13、防腐蚀装置；14、支撑轴；15、垂直轴；16、防护栏；17、导流片；18、第一支架；19、第二支撑架；20、分浮体；21、万向节结构；22、浮体支柱；23、浮筒；24、水轮机入水口；25、水轮机出水口；26、水轮机；27、防腐涂层；28、混凝土层；29、海绵层。
具体实施方式
31.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例的附图，对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
32.除非另外定义，本技术使用的技术术语或者科学术语应当为本技术所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本技术中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件
及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
33.实施例1
34.如图1-5所示，本实施例公开一种风能海流能互补的海上发电平台，包括浮体，浮体上方设置有风能发电装置3，浮体下方设置有海流能发电装置，海流能发电装置包括有海流能发电机、用于使海流能发电装置转动的的支撑轴14、用于整流的导流罩5、用于海流能发电的扇叶10、用于消涡的消涡鳍12，和用于调节扇叶10方向的万向节结构21；
35.扇叶10与发电机通过万向节结构21连接，万向节结构21包括万向节叉和十字轴轴承。
36.海流能发电装置还包括有发电机机舱1，扇叶10和发电机的轴转动连接且绕轴设置，消涡鳍12与扇叶10同轴设置，且位于扇叶10后方靠近发电机机舱1一侧，消涡鳍12与扇叶10相间设置。
37.导流罩5设于扇叶10的外圆，导流罩5上还设置有3个用于整流的导流片17，导流片17的设置平均分导流罩5所在平面，且导流片17与整流罩固定连接，导流片17位于扇叶10远离发电机机舱1的一侧。
38.海上发电平台工作时，浮体浮于海上，海流能发电装置位于水中，海流流经扇叶10时带动扇叶10转动，进而使得海流能发电装置进行发电；当海流方向与面向扇面的方向不一致时，海流能发电装置通过支撑轴14转动实现大幅转动，海流能发电装置通过万向节结构21转动实现微幅转动，以保持扇叶10面向海流方向，以提高发电效率。
39.本实施例中，海上发电平台还设置监测系统，监测系统包括有用于检测海流方向的海流计，监测系统检测海流方向，以确定海流方向与扇叶10平面法向的夹角；海流能发电装置通过支撑轴14与分浮体20转动连接，支撑轴14与分浮体20连接的一端设置有旋转电机，通过接收监测系统的信号，旋转电机驱动支撑轴14以调整扇叶10的朝向。
40.用于海流能发电的发电机机舱1呈圆筒形，符合流体力学减阻要求，可减少阻力对支撑轴14的影响；每个导流罩5内侧的扇叶10为5片侧旋状扇叶10；支撑轴14内设导线，导线将海流能发电机的发的电汇集到蓄电池中。
41.实施例2
42.如图1-3和图7所示，在具体实施过程中，本实施例在实施例1的基础上，每个风能发电装置3包括上下两层的垂直轴15和与垂直轴15转动连接的仿生鸮翼状扇叶9，每层垂直轴15上连接的仿生鸮翼状扇叶9呈“十字”设置，仿生鸮翼状扇叶9外侧的边缘为齿状。
43.浮体包括浮体主体2、分别位于浮体主体2下方四角的浮体支柱22、平行设置于浮体支柱22下方的2个浮筒23，2个浮筒23下方分别设置有第二支撑架19，2个浮筒23之间横向连接有若干个第一支架18，第二支撑架19下方设置有分浮体20。浮体还包括位于浮体外层的外层结构，外层结构由外向内分别为防腐涂层27、混凝土层28和海绵层29。
44.本实施例中，风能发电装置3设置有3个，每个风能发电装置3顶部设置有警示灯，仿生鸮翼状扇叶9呈“十字”设置，有利于收集不同方向的风能并进行发电，且仿生鸮翼状扇叶9具有优秀的空气动力学性能，有利于提高发电效率；第一支架18为管状，浮筒23和浮体
支柱22在垂直方向与浮体主体2连接，第一支架18用于横向连接浮筒23，避免海浪对浮体产生的横向的力造成结构损坏。
45.实施例3
46.如图1-3和图5-6所示，在具体实施过程中，本实施例在实施例2的基础上，浮体主体2下方设置有蓄水池6，蓄水池6的外侧下端设置有排水口，排水口处的蓄水池6内侧设置有与排水口适配的水轮机26，水轮机26与发电机连接，蓄水池6还设置有抽水泵，抽水泵与蓄电池连接。水轮机26包括有水轮机入水口24和水轮机出水口25，水轮机出水口25与排水口贴合。
47.2个浮筒23外侧对称设置有减摇鳍7。
48.浮体支柱22的四侧棱角处竖直设置有凹槽，凹槽的顶端设置有锚链4。
49.浮体顶部一外侧设置有直升机平台8，浮体主体2靠近直升机平台8一侧设置有防腐蚀装置13，浮体上端四周设置有防护栏16，防护栏16顶部设置有平台警示灯11。
50.本实施例中，防腐蚀装置13为方形，防腐蚀装置13外侧设置有可打开的把手，且防腐蚀内部设置有外接电流的管路，防腐蚀装置13的阴极为位于混凝土中的钢筋，阳极材料为辛基合金；蓄水池6的中轴线位于浮体的中纵剖面上，抽水泵设置有2个，且2个抽水泵对称设置于中纵剖面两侧，水轮机26连接有发电机。
51.工作原理
52.风能海流能互补的海上发电平台作业时，锚泊于深水领域，浮体受到浮力。
53.海流能发电时：风能海流能互补的海上发电平台工作时，浮体浮于海上，海流能发电装置位于水中，海流经过导流罩5和导流片17整流，流经扇叶10时带动扇叶10转动，进而使得海流能发电装置进行发电；当海流方向与面向扇面的方向不一致时，通过万向节结构21转动来保持扇叶10面向海流方向，以提高发电效率。消涡鳍12、扇叶10分别与电机的轴转动连接，扇叶10转动时，消涡鳍12和扇叶10同步转动，消除扇叶10的毂涡能量；
54.风能发电时，风力推动仿生鸮翼状扇叶9转动进行风力发电；
55.当蓄电池蓄满电时，产生的多余的电能用于使抽水泵抽水，降水抽入蓄水池6中，从而降低发电平台的重心，提高发电平台的稳性，此外需要用电时，可将蓄水池6的水流经水轮机26排出，将水的势能转化为电能，供平台用电。
56.显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

技术特征：

1.一种风能海流能互补的海上发电平台，包括浮体，其特征在于，所述浮体上方设置有风能发电装置(3)，所述浮体下方设置有海流能发电装置，所述海流能发电装置包括有海流能发电机、用于使海流能发电装置转动的支撑轴(14)、用于整流的导流罩(5)、用于海流能发电的扇叶(10)、用于消涡的消涡鳍(12)，和用于调节扇叶(10)方向的万向节结构(21)；所述扇叶(10)与发电机通过万向节结构(21)连接，所述万向节结构(21)包括万向节叉和十字轴轴承。2.根据权利要求1所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，所述海流能发电装置还包括有发电机机舱(1)，所述扇叶(10)和海流能发电机的轴转动连接且绕轴设置，所述消涡鳍(12)与扇叶(10)同轴设置，且位于扇叶(10)后方靠近发电机机舱(1)一侧，所述消涡鳍(12)与扇叶(10)相间设置。3.根据权利要求1所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，所述导流罩(5)设于扇叶(10)的外圆，导流罩(5)上还设置有若干个用于整流的导流片(17)，所述导流片(17)的设置平均分导流罩(5)所在平面，且导流片(17)与整流罩固定连接，所述导流片(17)位于扇叶(10)远离发电机机舱(1)的一侧。4.根据权利要求1所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，每个风能发电装置(3)包括上下两层的垂直轴(15)和与垂直轴(15)转动连接的仿生鸮翼状扇叶(9)，每层垂直轴(15)上连接的仿生鸮翼状扇叶(9)呈“十字”设置，仿生鸮翼状扇叶(9)外侧的边缘为齿状。5.根据权利要求1所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，所述浮体包括浮体主体(2)、分别位于浮体主体(2)下方四角的浮体支柱(22)、平行设置于浮体支柱(22)下方的2个浮筒(23)，2个所述浮筒(23)下方分别设置有第二支撑架(19)，2个所述浮筒(23)之间横向连接有若干个第一支架(18)，所述第二支撑架(19)下方设置有分浮体(20)。6.根据权利要求5所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，所述浮体主体(2)下方设置有蓄水池(6)，所述蓄水池(6)的外侧下端设置有排水口，所述排水口处的蓄水池(6)内侧设置有与排水口适配的水轮机(26)，所述水轮机(26)与发电机连接，所述蓄水池(6)还设置有抽水泵，所述抽水泵与蓄电池连接。7.根据权利要求5所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，2个所述浮筒(23)外侧对称设置有减摇鳍(7)。8.根据权利要求5所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，所述浮体支柱(22)的四侧棱角处竖直设置有凹槽，所述凹槽的顶端设置有锚链(4)。9.根据权利要求5所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，所述浮体顶部一外侧设置有直升机平台(8)，所述浮体主体(2)靠近直升机平台(8)一侧设置有防腐蚀装置(13)，所述浮体上端四周设置有防护栏(16)，所述防护栏(16)顶部设置有平台警示灯(11)。10.根据权利要求4所述的风能海流能互补的海上发电平台，其特征在于，所述浮体还包括位于浮体外层的外层结构，所述外层结构由外向内分别为防腐涂层(27)、混凝土层(28)和海绵层(29)。

技术总结

本发明涉及新能源发电的技术领域，具体公开了一种风能海流能互补的海上发电平台，包括浮体，所述浮体上方设置有风能发电装置，所述浮体下方设置有海流能发电装置，所述海流能发电装置包括有海流能发电机、用于使海流能发电装置转动的支撑轴、用于整流的导流罩、用于海流能发电的扇叶、用于消涡的消涡鳍，和用于调节扇叶方向的万向节结构；所述扇叶与发电机通过万向节结构连接，所述万向节结构包括万向节叉和十字轴轴承。通过设置万向节结构和支撑轴，当海流变动时，扇叶可以始终面向海流方向，使得扇叶在海流能作用下具有可活动性，通过设置消涡鳍、导流罩和导流片，提高发电效率；通过设置垂直轴和仿生鸮翼状扇叶，提高发电效率。提高发电效率。提高发电效率。