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一种基于V形立柱浮筒式海流发电场的制作方法

一种基于v形立柱浮筒式海流发电场
1.说明摘要
2.本发明绿能源装置，利用大海的天然潮汐引发海流移动形成的不竭动能(亦称“海洋能”)作为原始动力资源进行发电，采用三点固定浮筒内的立式发电机装置解决了驳船发电设备与海上潮汐水流的对撞和蓄能，无论涨潮还是落潮，浮筒内的立式发电机都会进行360度的无极无序旋转，多组或矩阵式安装的发电机，在海流作用下发出690v三相电，升压至60kv 后再通过浮筒及立柱，将电能经过u形游动电缆及海底电缆汇入海上发电总场，然后并入国家电网并输送至用户。
技术领域
3.海流发电场可作为国家绿能源水力发电分支的重要补充，由此引发的创新理念、建造概念、绿前景，为能源再生提供了现实可能和广阔的想象空间。此方式区别于海上风力发电、海水波能、筑坝蓄水的势能发电模式，也区别于核电、火电、光电等发电模式；既有效规避了海上风力发电设备制作成本高、安装难度大、无风即无电的缺陷，也去除了海上波能发电量小的弊端，以及筑坝蓄水发电的规模大和局限性、效能低的毛病，杜绝了核电可能的隐患，也不会产生碳排放和光污染。海流发电场由每隔六个小时一次的海水洋流定向流动形成势能，驱动发电机转换为电能，多台套设备同时做功，能为电网提供强大电能，此项成果如果在我国沿海适宜海域得到大规模运用，必将成为推动国家发展又一绿动力源。

背景技术：

4.目前，我国绿能源获取方式较为繁复多样，技术成熟度不一：大型风能发电装置制作运行成本高、技术要求高、安装维修难度大、见效周期长、对季节性迁徙的鸟类以及空域欲望强烈的雀鹰形成巨大且死亡屏障，且风力发电的电价高企，不被用户青睐。另一绿能源太阳能发电装置的场地占用面积大，光能转成电能的能耗损失较大，对周边形成一定的光污染。在海洋波能发电方面，国内国外均进行了一定的尝试，主要是“机械式、气动式和液压式”三大类，但市场应用前景暗淡，未能大规模建设，仅停留在创意、实验阶段。
[0005][0006]

技术实现要素：

[0007]
基于v形立柱浮筒式海流发电场并利用潮汐动能发电的海流发电场，其目的在于解决现有绿能源永续利用问题的技术发明，是通过市场上各项所需成熟技术进行科学规划、创新合成、大规模使用，利用大海取之不竭、用之不尽的强大海流能高效转化为电能，通过电压、电流、电功率的合理调谐，将其汇入国家电网，为国家绿能源建设提供动力保障。
[0008]
本发明大型海流发电场的工作原理是(简述)：将浮筒底部多组或矩阵式排列的螺旋桨(螺旋轴)硬性(软性)连接相应的发电机，经过电控系统升压，流经浮筒与立柱之间的
游动电缆再经过立柱内的电缆，汇入该海域水利发电场总电路，最终由国家电网统一调配给用户。本发明大型海流发电场所采取的技术方案是：
[0009]
一是v形浮筒式海流发电场：包括1.障碍灯是防止其他船舶航行时避免碰撞；2、工字钢结构是为了不使叶轮与发电机轴互相扭曲而定位所用，加强结构；3、发电机水轮(发电机叶轮)潮汐驱动叶轮叶轮带动发电机；4、发电机是电场的关键设备将水能转换成电能，然后输出至电控系统；5、浮筒上电缆支架是支撑游动电缆所用，将游动电缆的一端固定在浮筒上，使电缆可以随着涨潮落潮(浮筒上下移动)上下运动；6、电缆是将发电机所发的电能传递给电控房及电控升压后输送至国家电网系统；7、海底电缆输入国家电网(60kv高压输送电缆)； 8、海水面浮筒入水深度约1米左右，是浮筒一直保持在海水里的水位深度；9、电气控制房 (包括电控系统、升压变压器、避雷系统、5g网络控制系统、应急系统是应急情况下自动报警、浮筒平衡检测系统是浮筒在不平衡的时候能自动检测、浮筒自动平衡控制系统是在浮筒检测出不平衡的时候能自动启动水泵进行浮筒各水舱的平衡调节)是电能的输送与切断、升压、5g网络系统进行监控、紧急释放自动消防系统在出现火灾是自动进行消防喷淋水、系统的操作、报警系统及应急情况下的自动切断系统电源等；10、游动电缆是v形立柱与浮筒之间上下运动而不影响电能的输出，游动电缆可以随着浮筒的上下运动同时运动；11、钢管打桩入海底泥面(v形打桩入海底的立柱三根，预计入海底100-150米，具体深度需受力计算) 是浮筒的定位装置，使浮筒不受潮汐的流动而飘移；12、潮汐涨潮方向；13、潮汐落潮方向； 14、舱室(包括整个浮筒，承载发电机、电控系统及辅助设施等)整个发电场的主体；15、钢管就是v形立柱的主结构；16、轴承(包括轴承座)是使发电机及水轮(叶轮)减少阻力流畅旋转；17、立柱上电缆支架是支撑游动电缆的支撑架，固定游动电缆在立柱上；
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二是潮汐发电系统是固定在浮筒体上的主要发电系统，一个海水潮汐变化期间，浮筒位置不受外力左右前后干扰，会定位在v形立柱处上下浮动(超过一个涨落潮的周期，浮筒可能在做上下无序的、无极的、无由的运动，且不影响发电效果)，无论大海处于涨潮或是落潮，任何海流的方向仍然会使发电机叶轮在同一个方向旋转，发电机叶轮旋转方向永远不变，致使发电机处于电力输出状态，无论涨潮落潮电能都可以通过游动电缆传输至国家电网，因为游动电缆一端固定在v形桩上，另一端固定在浮筒上，在浮筒上下运动的时候游动电缆可以任意的上下游动变化，游动电缆是柔性的，上下游动不会损坏电缆而影响电能输出，游动电缆的长度满足一个潮汐(潮高和潮底)的高度。发电机输出电源经过升压调谐控制(升压变压器)系统及电控系统使电压升至60kv(或与国家电网系统电压一致)经过游动电缆及海底电缆高压传输线路与国家电网并网。
附图说明
[0011]
图1为v形立柱浮筒式海流发电场附图：
[0012]
该图为v形立柱浮筒式海流发电场主视图，示意浮筒体通过三个v形立柱连接，将浮筒底部多组或矩阵式排列的螺旋桨(螺旋轴)硬性(软性)连接相应的发电机，经过电控系统升压，流经浮筒与立柱之间的游动电缆，再经过立柱内的电缆，汇入该海域水利发电场总电路，最终由国家电网统一调配给用户。浮筒体套在立柱上可以随着潮水上下移动，将发电机叶轮一直保持在潮水的水流层面，同时发出的电能可通过浮筒与立柱之间的游动电缆(u型软电缆，u电缆总长10米，u电缆的长度可有潮差的高度增加或减少)将电能不受涨潮落潮
上下的影响，输送至海底后汇入国家电网。
具体实施方式
[0013]
对我国四海海域进行水文条件调查，选取潮汐落差大、流速快，无冰期，无风期长，不属于传统渔场，海生物少，水深适宜，不属于航道，无海底障碍物的海域，作为海流发电场的着床点。通过大型海洋工程船，将v形立柱浮筒式海流发电场牢牢固定于着床点。
[0014]
通过牵引船舶将建造好的单体浮筒体发电系统拖航至v形立柱的两个立柱之间固定着床，通过机械以及电力装置，与每个单体浮筒体发电系统连接。
[0015]
对安装在v形立柱浮筒式海流发电机的单个发电机组进行调试，分别调试完成后，通过电控系统进行内部并网，满足条件后并入外网(国家电网)。

技术特征：

1.一种基于v形立柱浮筒式海流发电场。该海流发电场其特征在于利用大海的天然潮汐水流形成的势能(动力资源)驱动发电机，将海水的势能转变成电能进行发电；v形简述为三个固定于大海底部的立柱、但浮筒随着潮水漂浮于海面，浮筒可以上下移动但不能左右前后移动，且能够无限个v字型连接成一排，浮筒通过固定在海底上的立柱，使发电机及发电机旋转叶轮在海水中的深度基本保持相对不变，v形安装成套或矩阵式排列的发电设备场，可n个v形排列，该海流发电场在大海上具有位置的相对稳固性和操控性，无论涨潮落潮，由若干台套发电设备组成发电场(安装在浮筒上)都会沿着立式叶轮旋转而发电，在水流作用下叶轮进行360度旋转，而v形立柱与浮筒之间在同一个点位，在不同的一个层面，发电机叶轮始终在潮水流的同一个海水深度平面里，浮筒随着潮汐水位上下变动同时变动，海水流驱动叶轮带动发电机转子旋转使得发电机发出电能，将发电场产生的电能通过电控系统转换后通过海底电缆，与其它海流发电场的电力进行交汇，然后并入国家电网。2.根据权利要求1所述的海流发电机其特征在于：发电设备安装于浮筒舱内底部，发电机转子通过旋转轴穿出舱底外部引申海底方向与叶轮轴和叶轮连接，叶轮与海水垂直与潮汐流水一个平面层约2-3米高，在海水潮汐势能作用下驱动发动机旋转，产生690v三相交流电，经过安装于浮筒内的升压装置(电控房内的电控系统设备)，调压至60kv(或国家电网主路电压)，调压后经过游动电缆再通过海底电缆汇入海流发电场的总电路，在电控系统操控下并入国家电网，并将电能输送至用户。3.根据权利要求1所述的v形浮筒式海流发电场：包括1.障碍灯、2、工字钢结构、3、发电机水轮(发电机叶轮)、4、发电机、5、浮筒上电缆支架、6、电缆、7、海底电缆输入国家电网(高压输送电缆)、8、海水面、9、电气控制房(包括电控系统、升压变压器、避雷系统、5g网络控制系统、应急系统、浮筒平衡检测系统、浮筒自动平衡控制系统)、10、游动电缆、11、钢管打桩入海底泥面(v形打桩入海底的立柱三根，预计入海底100-150米，具体深度需受力计算)、12、潮汐涨潮方向、13、潮汐落潮方向、14、舱室(包括整个浮筒，承载发电机、电控系统及辅助设施等)、15、钢管、16、轴承(包括轴承座)、17、立柱上电缆支架等组成。4.根据权利要求1所述的由海流驱动发电机，在大海潮汐变化时，海水流动中产生一个非常大的势能，对安装于浮筒底部的发电机叶轮形成驱动力，并带动发电机产生电能(多组或矩阵式布排的发电设备同时运行，可使电能成倍数递增，能大大提高该发电场的效益效能)，经过配电系统及升压变压器升压后变成60kv输送电压，高压输送至海底电缆汇入主电网，最终输出至用户。5.根据权利要求1所述的发电机其特征在于：一个海水潮汐变化期间，浮筒位置不受外力左右前后干扰，会定位在v形立柱上下浮动(超过一个涨落潮的周期，浮筒可能在做上下无序的、无极的、无由的运动，且不影响发电效果)，无论大海处于涨潮或是落潮，任何海流的方向仍然会使发电机叶轮在同一个方向旋转，发电机叶轮旋转方向永远不变，致使发电机处于电力输出状态，无论涨潮落潮电能都可以通过游动电缆传输至国家电网，因为游动电缆一端固定在v形桩上，另一端固定在浮筒上，在浮筒上下运动的时候游动电缆可以任意的上下游动变化，游动电缆是柔性的，上下游动不会损坏电缆而影响电能输出，游动电缆的长度满足一个潮汐(潮高和潮底)的高度。但电力会随着水势的强弱正向趋动；高潮低潮的稳定期(平潮)，叶轮(螺旋轴)不做功，发电机相应地不发电。6.根据权利要求1所述的一种三个固定于大海底部的立柱，其特征分别在于：1.v形三
个固定于大海底部的立柱，相对与海上恶劣气候的情况下比较稳定可靠及安全，同时只要位置空旷可无限增加vvv......可n个v字形的浮筒发电场的连接排列；2.单根圆柱状孔径1米以上，通过打桩船打入海床的立柱；3.三根柱子平行入海底，通过浮筒孔连接使得形成三角形，三角形结构较为牢固。立柱上部为高出水线六米左右(由该海域水文资料确定)。7.根据权利要求1所述的v形立柱其特征在于：以该海域百年一遇台风、流冰以及海水前行等综合因数三倍破坏力前提下制作，发电场无人值守，通过5g网络系统进行监控、紧急释放自动消防系统、系统的操作、报警系统及应急情况下的自动切断系统电源等。

技术总结

本发明绿能源装置，利用大海的天然潮汐引发海流移动形成的不竭动能(亦称“海洋能”)作为原始动力资源进行发电，采用三点固定浮筒内的立式发电机装置解决了驳船发电设备与海上潮汐水流的对撞和蓄能，无论涨潮还是落潮，浮筒内的立式发电机都会进行360度的无极无序旋转，多组或矩阵式安装的发电机，在海流作用下发出690V三相交流电，升压至60KV后再通过浮筒及立柱，将电能经过U形的游动电缆及海底电缆汇入海上发电总场，然后并入国家电网并输送至用户。至用户。