[实用新型]漂浮式海上风电场波浪能辅助发电装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用自然能量发电的装置，特别是一种漂浮式海上风电场波浪能辅助发电装置。

背景技术

海洋中存储着丰富的能源，其中风能，波浪能是取之不尽用之不竭的绿色可再生能源。目前，单台海上风力机的发电功率达到MW级别，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。深海风电一般采用漂浮式浮台，风力机安装在浮台上端面，然而浮台容易受波浪影响而发生摇摆和垂荡，风力机由于振动导致产生的电力输出不稳定问题，输出功率易波动，导致并网困难。

一般采用风力机叶片的变浆控制，调节功率的输出。然而，变浆控制虽然能在一定程度上使风力机输出功率趋于平稳，但是它是依靠调节风力机叶片浆矩角实现功率控制，需要一定的响应时间，调节较为滞后。当来流参数变化较快时，对功率的调节效果并不明显，依然会对接入电网造成冲击。

目前海上风电中应用的漂浮式平台有张力腿式，驳船式，和Spar式。其中，张力腿式和驳船式均有一个浮在海面上的平台，与海面接触面积较大，受海浪的影响较大，稳定性较差，甚至风力机会因重心过高而发生倾覆。Spar式虽然没有浮台，但是却需要一个延伸到海面一下的浮筒，细长浮筒的强度较难保证，生产和运输也较为困难，经济性较差。

在波浪能利用方面，由于其能量密度低，且波动性大，不稳定，转化效率低，如果单独使用波浪能用来发电，需要大面积铺设波浪能转化装置，即便如此，考虑波浪能能量转换装置发电效率低，占用空间大，需要规模化利用才能获得有效收益，其实用性也较差。以上问题都导致了海洋能利用装置的可靠性以及经济性下降。

发明内容

本实用新型的目的在于根据现有技术的不足之处而提供一种能够有效将波浪能结合到深海风电中，提高风力发电稳定性，确保经济效益的漂浮式海上风电场波浪能辅助发电装置。

本实用新型的目的是通过以下途径来实现的：

漂浮式海上风电场波浪能辅助发电装置，包括有风力机和浮台，风力机位于浮台上端面上，其结构要点在于，浮台截面呈上小下大的梯形构造，在浮台的两侧分别开具有进气孔和出气孔，二者均设置有单向气阀；浮台的内腔中包括有复数个气室，包括与进气孔连通的进气室以及与出气孔连通的出气室，进气孔和出气孔分别对应位于进气室和出气室中，该复数个气室以进气室为首、出气室为尾依次相连，相邻两个气室之间开通有通气孔，每个通气孔均设置有通气单向气阀，该通气单向气阀能够使依次相连的气室中的气流单向从进气室向出气室方向流动；在每个气室下方均设置有一个水室，水室连通到海水中；气室与水室之间开具有两个换气孔，该两个换气孔分别设置方向相反的换气单向气阀；复数个浮台相连：前一个浮台的出气孔通过管道连接并连通到后一个浮台的进气孔；最后一个浮台上安装有空气透平，该最后一个浮台的出气孔通过气流通道连接到空气透平，该空气透平则连接交流发电机转轴，而交流发电机的输出端分别连接到风力机机内设备供电端以及补偿蓄电池蓄电端。

最后一个浮台的出气孔的气流通过气流通道进入空气透平，利用压缩的空气推动空气透平旋转，并带动交流发电机发电。进气孔和出气孔处的单向气阀用于保证进气孔只能从外部进气到进气室，而出气孔只能是从出气室出气到下一个浮台或者空气透平。而浮台内腔的各个气室是依序相邻接的，形成了一条气室通道，气室与气室之间通过通气孔连通，同时在通气孔上设置有同一个方向的通气单向气阀，确保气室之间的空气只能朝一个方向，即进气孔往出气孔方向流动。每个气室和其对应水室之间设置了具有方向相反的换气单向气阀的换气孔，这样，就可以保证相对水室而言，一个换气孔只能进气，为进气换气孔，另一个换气孔只能出气，为出气换气孔。

上述波浪能辅助发电装置的作用原理在于：由于水室与海水直接接触，水室内空气的体积随着海浪的高低波动而发生变化，例如当某个水室内遇到海浪波峰时，海水挤压该水室内的空气，使其压强变大，水室进气换气孔关闭，出气换气孔开启，空气通过出气孔流向对应的气室；此时，接收到来自水室空气的气室内的空气压强变大，通过通气单向阀将空气压入下一级气室。当水室遇到海浪波谷时，水室内空气体积变大，压强变小，于是水室出气换气孔关闭，进气换气孔开启，水室所对应的气室内空气通过进气换气孔流入水室，补充水室内空气，同时外部空气经过进气孔进入气室通道内补充，恢复空气压强。