[实用新型]一种深海能源综合利用系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种海上能源综合利用系统，尤其是一种深海漂浮式海上风能，温差能，波浪能，洋流能综合利用系统。该系统着眼于建立深海能源综合利用平台，具有良好的稳定性与经济性。

背景技术

海洋中存储着丰富的能源，其中风能，温差能，波浪能，洋流能是取之不尽用之不竭的绿色可再生能源。目前，风能转化技术较成熟，离岸越远风速越大，未来海上风电将向着离岸更远的海域发展。然而深海风电一般采用漂浮式浮台，它容易受波浪影响而发生摇摆和垂荡。甚至风力机会因重心过高而发生倾覆。并且输出功率易波动，导致并网困难。温差能利用海水表面与深处恒定的20摄氏度左右温差提供稳定的电力输出。但是该发电方式能量密度小，发电效率低，必须规模化或者与其他发电形式结合才具有经济性。波浪能能量密度高，分布广，但是波动性大，需要多级转换，最终发电效率为10%到30%，需要占用较大的海上空间。洋流能功率密度大，有较强的规律性和可预测性，发电稳定，对海洋环境影响小，但是目前垂直轴涡轮机的转换效率为30%左右。以上问题都导致了海洋能转化装置的可靠性以及经济性下降，是目前海洋能利用中急需解决的关键问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

为了解决目前海上漂浮式风力机电力输出不稳定，浮台可靠性差，以及温差能，波浪能，洋流能单独利用时发电效率低，经济性差的问题。本实用新型提出一种海上能源综合利用系统。该系统风力发电机为驳船式或者半潜式漂浮于海上，与温差能发电系统共用一个漂浮平台。波浪能与洋流能利用装置安装于平台下方，提供温差能发电系统循环的部分驱动能量。该系统结合海上各种能量的特点，实现了风能，温差能，波浪能，洋流能的综合利用，在复杂多变的深海发电环境中提高发电系统的可靠性与经济性。

（二）技术方案

针对上述所要解决的技术问题，本实用新型所采取的技术方案如下：

本实用新型一种深海能源综合利用系统，包括浮台、风力机、温差能发电装置、波浪能利用装置和洋流能利用装置，其特征在于，

所述风力机设于浮台上方，

所述温差能发电装置包括闪蒸器、工质循环单元和发电机，其中，所述工质循环单元包括通过管路依次连接的蒸发换热器、汽轮机、冷凝换热器和工质泵，液态工质由工质泵输运至蒸发换热器的冷侧，在蒸发换热器的冷侧中吸收热量后变为不饱和气体，推动汽轮机做功，之后进入冷凝换热器的热侧释放热量凝结为液态回流至工质泵；

所述洋流能利用装置设于浮台下方，包括塔柱及垂直轴水力涡轮，所述塔柱上端固接于浮台底部，靠近下端的位置设置所述垂直轴水力涡轮，所述垂直轴水力涡轮驱动工质泵；

所述波浪能利用装置包括围绕所述塔柱均布的多个浮子动力单元，所述多个浮子动力单元位于浮台下方并靠近海面布置，其中至少一个浮子动力单元Ⅰ的进水口直接与表层海水连通，出水口通过管路与所述闪蒸器的进口连通，所述闪蒸器的出口与所述蒸发换热器的热侧进口连通；至少一个浮子动力单元Ⅱ的进水口通过管路与深层海水连通，出水口通过管路与所述冷凝换热器的冷侧进口连通。

进一步地，所述蒸发换热器的热侧出口通过管路与一个浮子动力单元Ⅲ的进水口连通，所述冷凝换热器的冷侧出口通过管路与一个浮子动力单元Ⅳ的进水口连通。

进一步地，所述蒸发换热器的热侧出口、所述冷凝换热器的冷侧出口直接与表层海水连通。

进一步地，所述闪蒸器、蒸发换热器、汽轮机、冷凝换热器设于浮台上方。

进一步地，所述浮子动力单元包括漂浮于海面上的浮子和浸没于海水中的活塞缸，所述浮子通过连杆与活塞缸中的活塞相连，活塞将活塞缸分隔成两部分，活塞缸底部和顶部各设有两个孔，每侧安装着两个方向相反的单向液阀，一个用于进水，一个用于出水，分别构成活塞缸的进水口和出水口。

进一步地，所述浮台为驳船式或半潜式平台结构。

进一步地，所述温差能发电装置还包括备用泵，至少在所述闪蒸器的入水口、冷凝换热器冷侧的入水口的供水管路上设备用泵，在所述闪蒸器的入水口、所述蒸发换热器热侧的出水口、所述冷凝换热器冷侧的入水口及出水口布置流量传感器，当波浪能不足时，所述流量传感器检测到海水流量低于门限值，启动相应的备用泵，进行动力补充，当流量恢复时，则关闭备用泵。

进一步地，在所述垂直轴水力涡轮的输出轴布置转速传感器，当处于非洋流期时，转速传感器检测到所述垂直轴水力涡轮转速低于门限值，离合器将所述垂直轴水力涡轮输出轴与工质泵驱动轴分开，改用电驱动工质泵运行，当洋流期到来时，洋流能涡轮输出轴重新与工质泵连接运行。