[发明专利]由浮体单元组合构成的海上发电平台及其安装方法

说明书

技术领域

本发明涉及海上平台及发电装置，尤其是一种集成安装风力发电装置、波浪发电装置、太阳能发电装置的海上平台，以及由浮体单元组合构建海上发电平台的安装方法。

背景技术

目前，人类利用能源的方式面临转型升级，特别是我国以燃煤为主的发电方式迫切需要以清洁能源取代。海洋能属于清洁能源，主要包括风能、波浪能、太阳能和海流能等，海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积所拥有的能量较小。也就是说，要想得到更多能量，就得从大面积海面或大量的海水中获得。海洋能具有可再生性，可以说取之不尽，用之不竭。

海洋是最大的风能和太阳能吸收器，能量传递速率和风速有关，也和风与水相互作用的距离有关。在每平方公里的海面上，运动着的海浪蕴藏约30万千瓦的能量，全球可供开发的波浪能约30亿千瓦。据研究报告，中国海域上空的风速估计常年在7米/秒以上，即风能功率密度在每平方米200瓦以上，离岸越运，风能功率密度越高，总风能资源非常可观。例如，在上海向东一百五十多公里的海域，年平均波浪高度在2米以上，由此推算，那里70米高上空年平均风能功率密度在每平方米六百瓦左右。总的来说，中国海域的风能和波浪能资源非常丰富，具有商业开发价值。

波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比，大约95％的波浪能包含在水面与深度为1/4波长的水层里。目前，海浪能发电装置可谓五花八门，无非是利用波浪运动的位能差、往复力、浮力产生动力，主要的利用方法有三种：1.利用海洋波浪推动转换装置上下运动带动发电机发电；2.利用海洋波浪推动转换装置前后摆动带动发电机发电；3.把大波浪的低压水变为小体积高压水送入高位水池积蓄起来，再推动下方水轮发电机发电。

中国专利CN201210149837.3，于2012年5月2日公开了一种钢筋水泥结构的漂浮式海上发电平台，包括平台主体、浮体式波浪能收集装置、海风能量收集装置、发电装置。所有能量收集装置收集的流体运动能量都能同步偶合、集中发电。可望实现安全、长寿命、规模化、维护方便、低成本的商业化应用。漂浮式的发电平台使可利用的海域面积大大增加。该发明的制造难度大、成本高，其自重较大，负载受限，平台主体漂浮在海面上，抵御海上强风浪的生存能力较低。

据报道，2013年11月12日，世界第一座海上浮动式风力发电基站在日本福岛县近海投入运营。该浮动式风力发电基站高120米，被三艘拖轮拖到距离福岛第一核电站20余公里的海上，并开始发电。该浮动式风力发电基站的成本高，不能利用波浪能和太阳能。

本发明人于2011年9月6日提交的中国发明专利CN201110263980.0，公开了风光互补波浪发电站，包括支柱和浮体，支柱固定在海床上，浮体设有支柱孔，每个支柱孔中套设有一根支柱，浮体与支柱活动连接并可以相对支柱上下往复运动；浮体和支柱之间设有直线发电机。波浪发电站由若干独立的浮体和支柱组成，每一支柱与浮体之间都设有发电机，支柱上端设有风力发电机，浮体上表面设有太阳能电池。本发明在波浪的前进方向布置若干安装有发电机的浮体和支柱，通过导线连接形成供电网络，在较大范围内不间断采集波浪起伏的能量，将各个发电机产生的电量通过供电网络汇聚，实现持续供电。该发明只提出在近海综合利用风能、波浪能和太阳能的解决方案，未提出在深海区域综合利用风能、波浪能和太阳能的技术方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合在深海区域综合采集风能、波浪能和太阳能的海上平台。通过浮体单元组成海上平台，浮体本体悬浮在水面下，海上平台上集成安装风力发电装置、波浪发电装置和太阳能发电装置；以及由浮体单元组合构建海上发电平台的安装方法。

本发明的目的是通过采用以下技术方案来实现的：

一种由浮体单元组合构成的海上平台，包括平台主体和若干浮体单元，所述浮体单元包括设有中空内腔的浮体本体和支承体，所述平台主体通过支承体与浮体本体连接和固定；所述支承体与浮体本体设为整体结构；或，支承体通过可拆卸的安装方式与浮体本体连接和固定；所述海上平台能够浮在水面上，海上平台通过安装或移去负载，或，通过向浮体本体内腔中注入或排出适量的水，可以使浮体单元下沉或上升，从而使平台主体与水面之间的高度可调节；当浮体本体淹没并悬浮在水面下时，所述平台主体的至少一部分露出并保持在水面上。