[发明专利]一种基于吸力筒的四桩固定式风能-波浪能集成发电系统

说明书

本发明属于海上可再生能源利用技术领域，一种基于吸力筒的四桩固定式风能‑波浪能集成发电系统。利用四桩式支撑结构建立了风能、振荡水柱式波浪能系统于一体的集成系统，使二者共享支撑结构和电力传输系统。该发明可充分利用海上可再生资源，从而达到提高四桩基础利用率并降低总成本的目的，提高海上风电场的整体经济性，有效推动其在工业上的应用。该基于吸力筒的四桩固定式风能‑波浪能集成发电系统提高了海域的有效利用率，降低了建设成本和维修费用，充分利用现有的成熟风机技术，促进了波浪能装置商业化的应用，是一种可靠的海上可再生能源发电平台。

技术领域

本发明属于海上可再生能源利用技术领域，尤其涉及了一种风能-波浪能一体的发电系统，以四桩结构为基础将风能和振荡水柱式波浪能相结合的集成发电系统。

背景技术

风能是一种清洁的可再生能源。海上风电已成为国际风电发展的新方向，备受各国关注。我国沿海地区海上风能资源丰富，开发潜力巨大。另外，发展海上风能对于我国治理大气雾霾、调整能源结构具有重要意义。波浪能发电装置，由于能量转化效率低，发电成本较高，可靠性不高，在一定程度上限制了其商业化。基于吸力筒的四桩固定式风机基础是一种新型的海上风机支撑结构，具有良好的抗震性，广泛适用于地质相对复杂、水位较深的风场，便于安装和拆除；另外，与单桩支撑结构相比，四桩风机基础具有更好的抗冲刷性。随着我国安装设备的开发和安装技术的成熟，四桩基础在我国海上风电产业中的应用前景极为广泛。

将海上风电开发和波浪能资源利用相结合，实现多能互补，可以有效的提高海上风电场的发电能力，提高资源的利用率，是解决海洋可再生能源综合利用，降低可再生能源发电成本的有效途径。

发明内容

本发明为了提供了一种基于吸力筒的四桩固定式风能-波浪能集成发电系统，利用四桩式支撑结构建立了风能、振荡水柱式波浪能系统于一体的集成系统，使二者共享支撑结构和电力传输系统。该发明可充分利用海上可再生资源，从而达到提高四桩基础利用率并降低总成本的目的，提高海上风电场的整体经济性，有效推动其在工业上的应用。

本发明的技术方案：

一种基于吸力筒的四桩固定式风能-波浪能集成发电系统，包括海上风力发电系统和振荡水柱式波浪能发电装置4；

所述的风力发电系统包括风机1、塔筒2、四桩基础6和电力传输系统；所述的风机1为兆瓦级水平轴风力发电机，其通过塔筒2与四桩基础6相连，四桩基础6通过吸力筒7固定于海床8；

所述的振荡水柱式波浪能发电装置4通过套筒3固定在四桩基础6上；所述的振荡水柱式波浪能发电装置4包括波浪能发电装置的外壳本体、波浪进口9、气室11以及空气透平发电机12；振荡水柱式波浪能发电装置4一侧设有波浪进口9，顶部设有三个圆形出气口，出气口处安装有空气透平发电机12；振荡水柱式波浪能发电装置4工作时，在波浪作用下，波浪经波浪进口9进入气室11而形成上下振动的水柱10，水柱10作上下振动运动使气室11内的气体往复通过气室11顶部的出气口，进而驱动空气透平发电机12发电；

所述的气室11，采用分舱设计，通过隔板13分成三个区域，每个区域为锥形，保证气流末端压强增大，更快的推动空气透平发电机12转动，提高发电效率。

所述的振荡水柱式波浪能发电装置4不包括底板，以使波浪更好地进入到气室11中，从而提高捕能效率。

所述的波浪进口9，根据所在海域海浪观测结果，选择波浪传来的主导方向，提高转换效率。

所述的空气透平发电机12采用双向空气透平发电机。

所述的吸力筒7为底端敞开，上端封闭的圆筒，圆筒上端封闭端开有抽气孔，与真空泵连接；安装时，通过真空泵抽水，从而形成负压，推动吸力筒7进入海床8，从而达到设计贯入深度。