[发明专利]基于多气室振荡水柱装置的波浪能-风能集成发电系统

说明书

本发明属于波浪能与风能综合利用发电技术领域，一种基于多气室振荡水柱装置的波浪能‑风能集成发电系统，包括塔筒、水面处振荡水柱装置、单桩支撑结构及安装在塔筒顶部的风力机部分，所述风力机部分，包括风力机叶片、风力机机舱及风力机转子轮毂。与单一功能的海上波浪能以及风能发电装置相比，本发明提出的基于多气室振荡水柱装置的波浪能‑风能集成发电系统具有单位发电量成本低、发电稳定性好以及发电质量高等优势，可有效降低海洋可再生能源的开发成本，可为海上可再生能源的综合利用提供有效解决方案。

技术领域

本发明涉及一种基于多气室振荡水柱装置的波浪能-风能集成发电系统，属于波浪能与风能的综合利用发电技术领域。

背景技术

目前，大力开发不同形式的波浪能以及风能发电装置，受到了广泛的关注。波浪能发电装置通常可分为海蛇式、振荡浮子式、摆动式以及振荡水柱式等结构形式。振荡水柱式波浪能发电是目前研究和应用较广的波浪能发电方式之一，是波浪能利用的一个重要技术分支。振荡水柱装置利用波浪起伏形成的振荡水柱在气室中压缩及抽吸空气产生气流驱动空气透平，进而带动发电机发电。风机基础作为风电机组的支撑体系，在海上风电建设中地位十分重要。国内外已建成的海上风电场主要采用单桩支撑结构、重力式支撑结构、三脚架支撑结构、导管架支撑结构及承台式支撑结构等形式。其中，单桩支撑结构形式简单，成本较低，施工速度简便、快捷，在海上风电场中得到广泛应用。但是，单一海上波浪能发电装置或风能发电装置，具有以下不足：一是单位发电量成本高，二是发电稳定性较差，三是发电质量不高。

发明内容

为了克服现有技术中存在的不足，本发明目的是提供一种基于多气室振荡水柱装置的波浪能-风能集成发电系统。该系统是将风力机部分以及水面处振荡水柱装置集成于同一单桩支撑结构并共用同一电力传输系统，不仅可以有效地降低单位发电量的成本，而且由于风能和波浪能不同能源之间具有互补性，还可以有效提高整体发电系统的供电稳定性和供电质量，降低海洋可再生能源的开发成本。

为了实现上述发明目的，解决已有技术中所存在的问题，本发明采取的技术方案是：一种基于多气室振荡水柱装置的波浪能-风能集成发电系统，包括塔筒、水面处振荡水柱装置、单桩支撑结构及安装在塔筒顶部的风力机部分，所述风力机部分，包括风力机叶片、风力机机舱及风力机转子轮毂，所述风力机叶片通过螺栓固定在风力机转子轮毂上，风力机转子轮毂与风力机机舱主轴通过螺栓固定连接，水面处振荡水柱装置的外壁面焊接有4道对称布置的竖条状滑槽，塔筒的外壁面焊接有4道对称布置的竖条状滑轨，并在滑轨及滑槽上分别开设有多个一一对应的螺栓孔，沿着水深方向选择螺栓孔的不同位置并通过螺栓将塔筒与水面处振荡水柱装置固定连接；所述单桩支撑结构通过焊接与塔筒内壁固定连接，单桩支撑结构底部固定于水底。

水面处振荡水柱装置中的总气室横截面呈环状形式，并采用不锈钢板将总气室分隔出4个扇形气室，不锈钢板的底边缘与扇形气室底边缘平齐，不锈钢板的侧边缘与顶边缘分别与扇形气室侧壁以及顶部焊接连接，每个扇形气室的底部开敞并浸没在流体中，其顶部开设有与外界大气相连通的输气管道，所述输气管道内安装有空气透平以及发电机，每个扇形气室外壁面焊接有滑槽，滑槽上开设有多个螺栓孔；外部波浪经由每个扇形气室的底部入口传递进入每个扇形气室并形成振荡水柱，振荡水柱的往复运动将驱动每个扇形气室内外气体进行交换进而带动空气透平进行旋转运动，安装在每个扇形气室顶部的发电机在空气透平的带动下旋转发电。