[发明专利]海上波能-风能集成系统及集成发电方法

说明书

海上波能‑风能集成系统及集成发电方法，属于海洋可再生能源利用领域，为解决现有风能和波浪能存在的技术问题，包括浮式平台系统、风力发电系统、振荡浮子式波浪能发电系统及锚泊系统，所述的风力发电系统、振荡浮子式波浪能发电系统安装在浮式平台系统，且所述的浮式平台系统连接锚泊系统以将其与海底连接，效果是整体发电量得到有效的提升，海洋能源利用率大大提高，收益显著增加，推动了商业化的进程。

技术领域

本发明属于海洋可再生能源利用领域，尤其涉及一种波浪能-风能联合发电系统及方法。

背景技术

近年来，随着世界能源问题与环境问题的日益突出，传统能源和新型能源的议题正被广大学者及工程人员所研究和讨论。为解决传统能源污染环境较严重及其利用率不足等问题，各国正大力倡导开发新能源，发展低碳电力。其中海上风电因其无污染、不占用耕地，储量丰富等优势越发收到关注。

海上风电主要分为固定式风电和浮式风电，随着水深的增加，传统的固定式基础成本过高，无法应用于深海风电的开发。浮式风电由于在深海中独特的优势开始受到各国的青睐。风力发电机主要分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机，目前采用的大多为水平轴风力发电机。随着风电技术的不断开发，垂直轴风力发电机也越发受到关注。垂直轴风力发电机主要有以下优势：垂直轴风力机的整体质量较轻，可以减少对于海洋平台的负载，垂直轴风力机对于风向的敏感度要求不高，没有偏航系统可以进一步的减少垂直轴风机的质量。特别在深海浮式风机领域中，由于垂直轴风力风电机重心较低，垂直轴风力发电机与浮式基础的结合能有效的降低平台本身的运动，使风机更加平稳的发电。有研究学者提出基于垂直轴风力机的海上浮式风机系统，但所有的方案共同的特点均为单转子设计，风机在风力的作用下，单向运转易产生过大的弯矩，对锚泊系统提出了较大的挑战。在风能资源丰富的区域波浪能资源的储量往往也十分可观，而且波浪能发电装置简单，机械装置不易受海水腐蚀，可适应性较强。然而，波浪能发电装置因其建造费用高，能量转化率低等因素，一定程度限制了其商业化和规模化。

发明内容

为解决现有风能和波浪能存在的技术问题，本发明以浮式平台为基础，结合垂直轴风力发电机与振荡浮子式波浪能捕获装置，提出一种新型风能-波浪能联合发电装置。是一种对系泊系统要求不高，平台稳定性能和安全性能良好的海上双转子垂直轴风力发电机和振荡浮子式波浪能发电装置的集成发电系统。风力发电机与振荡浮子式波浪能发电装置布置在浮式平台上，两者共享支撑结构以及电力输送系统，海洋能利用率大大提高，并且发电成本也大大降低，实现了资源的有效利用，为海上浮式风电的大规模化应用提供了可能。

为了解决上述问题，本发明提出如下技术方案：

一种海上波能-风能集成系统，包括浮式平台系统、风力发电系统、振荡浮子式波浪能发电系统及锚泊系统，所述的风力发电系统、振荡浮子式波浪能发电系统安装在浮式平台系统，且所述的浮式平台系统连接锚泊系统以将其与海底连接。

进一步的，所述风力发电系统包括垂直轴叶片、主轴、发电系统以及电力传输系统，垂直轴叶片安装在主轴，主轴连接发电机、发电机连接电力传输系统，风力发电系统包括两台，两台风力发电系统安装在上风向同一方向的两个顶角的位置，且两台风力发电机系统的风轮结构是关于浮式平台的迎浪方向对称，两个顶角的两台风力发电机系统的叶片安装角α数值相等且方向相反。

进一步的，所述的浮式平台系统包括浮式平台、钢撑以及垂荡板，浮式平台中间为镂空状，浮式平台其下方连接钢撑，钢撑与垂荡板连接。

进一步的，振荡浮子式波浪能发电系统包括球式振荡浮子、齿轮传动系统、缆绳、发电系统以及输电系统，球式振荡浮子位于浮式平台的中心镂空处，且其与缆绳连接，缆绳与齿轮传动系统连接，且缆绳通过齿轮传动系统连接在发电系统，并以其随动球式振荡浮子而带动发电系统机械运动产生电能，发电系统连接输电系统。

进一步的，所述的锚泊系统主要由锚链组成，面对迎浪方向的浮式平台的侧面，其两边布置两根锚链，面对下风向的浮式平台的侧面，其中间布置三根锚链。