[发明专利]一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统

说明书

本发明属于海洋可再生能源应用技术领域，尤其涉及一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，以Spar平台为基础的风机、垂直轴潮流能集成的发电结构，包括Spar浮式风力发电系统和潮流能发电系统。本发明的Spar浮式风力发电系统结构简单、稳定性高、适用于中远海区域、安装简便、适用水深广。将海上风电同潮流能发电装置相结合，共用Spar平台、锚泊线、变压、输电等设备，提高了系统的发电性能，增加了发电总量，有效地利用了海洋可再生能源，降低了投资成本，加快了商业化的应用。本发明的潮流能发电系统的外部支撑采用圆柱外型，降低了波浪载荷，最大限度的利用了潮流能，同时也保证了结构的稳定性。

技术领域

本发明属于海洋可再生能源应用技术领域，尤其涉及一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，是以单柱浮式平台(Spar)为基础，将风能和潮流能相结合的一种深海能源系统。

背景技术

海洋蕴含着丰富的可再生能源。风力发电是现在乃至未来最具可规模化和商业化的可再生能源，海上风电是未来清洁能源发展的新方向，受到各国学者和专家的广泛关注。发展海上风电对调整我国的能源结构、发展绿色能源和治理空气污染都具有重要意义。风能丰富的中远海区域往往都有丰富的潮流能，而潮流能发电不受洪水、枯水等水文因素影响，不用筑坝、机动性强，输出功率比较稳定。但是，潮流能开发环境恶劣，一次性投资大，设备费用高，能量转化率低，安装维护和电力传输等都存在一系列技术问题，一定程度上制约了其商业化的发展。对于海上风机而言，随着水深的增加，固定式风机的建造成本将急剧增加，对于水深超过60米的水域，一般均采用浮式基座，其中单柱式平台因其水线面小，通过压载舱的作用，重心位于水面以下很深的位置，具有较好的稳性，同时其固有周期远离海洋能量集中频带，运动稳定，安全性能好，但其造价相对较高。

潮流能发电装置分为水平轴和垂直轴发电装置，其中垂直轴发电装置因不受来流方向的影响，结构简单，所以应用前景十分广泛。

将海上浮式风机与潮流能发电装置相结合，可以优势互补，有效的降低海上风力发电成本，提高潮流能利用效率，提高整体发电系统的经济性，是解决海洋可再生能源综合利用的有效途径。

发明内容

本发明提供了一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，风机装置和潮流能装置共用支撑结构和电力运输系统。在中远海域中利用Spar平台的大浮筒和锚链建立风能、垂直轴潮流能系统一体的集成发电系统。该系统充分利用了海洋可再生能源，提高了垂直轴水轮机的利用效率，解决了潮流能不稳定性的缺点，降低了系统的发电总成本，提高了风电场的整体的经济效益。

本发明的技术方案：

一种基于浮式风机和潮流能装置的深海能源集成系统，以Spar平台为基础的风机、垂直轴潮流能集成的发电结构，包括Spar浮式风力发电系统和潮流能发电系统；

所述的Spar浮式风力发电系统包括两台风机1、吊索2、箭头式支架3、塔筒4、Spar平台5、锚泊线6和电力传输系统；所述的两个风机1通过箭头式支架3与塔筒4相连，两个风机1通过吊索2相连，塔筒4与Spar平台5相连，通过三根锚泊线6分别固定在海床上；

所述的潮流能发电机7固定在Spar平台5底部，潮流能发电机7包括外部H结构8、传动结构9、外部支撑框架结构10、中心圆柱轴结构11和钢梁12；所述的外部H结构8有三个叶片，三个叶片周向均匀分布；叶片通过其上的连接槽固定在展臂的槽连接口上，通过展臂与中心圆柱轴结构11相连，尽可能提高潮流能的利用率；所述的外部支撑框架结构12通过三个钢梁12焊接而成，外部支撑框架结构12与外部H结构8通过传动结构9相连为一体，三个叶片与来流方向一致，不需要调整结构所在平面，实现潮流能发电。

所述的潮流能发电机7是垂直轴潮流能发电机。

本发明充分利用了Spar平台的浮筒结构，和潮流能发电装置共享支撑结构和电力传输系统。

本发明的有益效果：