[发明专利]半潜式洋流风力组合发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电系统。具体说，是能够同时利用风力和洋流进行发电的半潜式洋流风力组合发电系统，其具有对洋流进行聚集、收储、增速、转换等功能。

背景技术

众所周知，为减少对自然资源的过度开发、利用，目前世界各国都比较重视利用自然流体来进行发电，这其中包括风力发电和洋流发电。传统的风力发电系统和洋流发电系统的发电机均是利用风力和洋流（可统称流体）在大尺度范围内不同地点之间压强差形成的势能引起的宏观流动进行发电，这种方式对于流体的应用几乎已经达到极限，而对于流体本身所携带的静压力势能则无法被利用。为了提升这类发电机的功率，就只能一味增加其动力机与流体间的接触面积，结果通常的做法是必须配备巨大的叶片，从而导致这类发电机的体形巨大，制造成本较高。以洋流发电系统为例，如果需要建设一个兆瓦级的洋流发电系统，其动力机叶片需要截获的洋流面积必须达到几十万平方米，这不但需要投入大量的制造成本，而且还会对海洋生态系统造成较大的影响。

近些年来，有人提出了将洋流发电和风力发电进行组合的发电方式，即在一个浮台的上方和下方分别设置风力发电系统和洋流发电系统。这种方式虽然能够同时对风力和洋流两种流体进行组合利用，但其获取能量的方式仍然是常规的风力发电和洋流发电方式，即只是将这两种发电方式进行简单的组合，并没有产生特别的效果。而且在海上设置浮台毕竟不同于陆地，由于受到浮台尺寸的限制，其风力发电系统和洋流发电系统的尺寸通常都较小，即便是在高速洋流和风力的海域，其产生的电能也非常有限，而其制造成本往往要高于两台同级别的风力发电系统的总和，因此不具有很大的利用价值。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种半潜式洋流风力组合发电系统，这种发电系统，体积较小，可降低制造成本，而且它对流体的利用率很高，能够产生较高的电能。

为解决上述问题，采取以下方案：

本发明的半潜式洋流风力组合发电系统包括浮台，浮台的上表面设置有风力发电系统，浮台内设置有发电机，浮台的四周均布有悬浮舱，浮台的下方有横向布置的洋流管道。其特点是所述洋流管道包括聚流管道、涡轮舱和排流管道，聚流管道、涡轮舱和排流管道依次呈横向同轴连接。所述浮台下端连接有呈竖向布置的浮筒，浮筒的径向相对筒壁上有一对开口，所述涡轮舱从该对开口穿过，且涡轮舱与开口间均呈固定密封连接。在靠近聚流管道一端的涡轮舱内有横向布置的轮筒，该轮筒可在涡轮舱内沿涡轮舱轴线转动。所述轮筒的外壁上沿周向均布有涡轮叶片，轮筒与所述发电机的输入轴间呈联动式配合。所述聚流管道内有导流罩，该导流罩为圆锥形，其圆形的一端直径与轮筒直径相等且位置对应。

本发明的进一步改进方案是所述风力发电系统为聚风发电系统，它包括集风筒、聚风机构和风力发电机；所述集风筒为呈竖向布置的直筒，集风筒上端有集风头；所述集风头为弯头，其两端的轴向中心线相垂直，其一端与集风筒上端间呈可旋转状活动配合；集风筒内有导风罩，该导风罩为锥形，其上端呈封闭状；导风罩底部四周均布有聚风管道，该聚风管道的口径自上而下逐渐变小；聚风管道上端有调风机构，聚风管道下端与所述风力发电机的进风口相连。这样，从集风筒上端的集风头进入的自然风集聚到了导风罩的四周并分流后直接送给风力发电机，与传统风力发动机相比，避免了叶轮中心处的风无法产生力矩的情况，产生的力矩较大，使风能得到了充分利用。另外，由于从集风筒上端的集风头进入的自然风在导风罩的四周由于截面积不断减少的缘故，经历了第一次压缩增速，然后进入下端的聚风管道，由于在聚风管道中从上向下截面积进一步减少，利用狭管效应，风速得到进一步提升，更多静压力势能转换动能，使得风能功率密度成倍增强，风速由几米每秒增加到几十米每秒，增速后的风直接进入风力发电机，可大大提高风力发电机的发电量。

本发明的进一步改进方案是所述聚流管道和排流管道均为喇叭状，它们内径较小的一端分别与涡轮舱的两端相连接，聚流管道内径较大的一端为洋流进口，排流管道内径较大的一端为洋流出口。聚流管道设计成喇叭形，可进一步增加该系统对洋流的聚流、增速效果，从而进一步减小整个系统的体积，降低制造成本。根据伯努利定律，将排流管道设计成喇叭形，可使得洋流在排出过程中，管道横截面不断扩大，降低尾流速度，减少其所受到的阻力，使得尾流尽快地释放到海水中，避免其对洋流管道内洋流整体流动性的影响。