[发明专利]一种漂浮式风能-波浪能联合发电装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种漂浮式风能‑波浪能联合发电装置及其控制方法，属于海洋可再生能源利用技术领域，包括风力发电模块、波浪能发电模块和漂浮式平台，波浪能发电模块通过多组铰链结构安装在漂浮式平台外侧，波浪能发电模块的浮子在波浪作用下通过连接臂带动液压缸往复运动和液压系统运转，从而驱动液压马达和液压发电机发电；液压系统的控制方法：实时检测平台的运动并通过可调式节流阀调节液压系统流量，从而控制液压缸往复运动的阻尼，有效降低联合发电平台的运动响应。本发明在同一个支撑结构上完成，降低了发电的成本，是一种可靠的海上可再生能源发电平台。液压系统的控制方法有助于改善系统运动稳定性。

技术领域

本发明涉及海洋可再生能源利用技术领域，具体地说，涉及一种漂浮式风能-波浪能联合发电装置及其控制方法。

背景技术

风力发电是目前最具大规模工业化发展前景的可再生能源，海上风电已经成为国际风电发展的新方向，备受各国关注。随着陆上风电的利用逐渐饱和，海上风电在整个能源架构中的占比逐年上升，发展海上风能对我国的能源结构调整和可持续发展具有重要意义。

相较于陆上，海上具有更加丰富和稳定的风能资源，尤其是深远海区域，因此适用于深水环境的浮式风机技术也越发受到关注。但浮式风机面临高昂的海底电缆建设费用以及海上恶劣的海况，如何降低海上风电的平准化度电成本(LCOE)是浮式风机发展的关键。

海上蕴藏着巨大的波浪能资源，对波浪能的开发是当今的研究热点之一，波浪能利用技术日渐成熟，但是波浪能发电装置转换率较低，单位发电成本较高，限制了其工业化化的应用。

把海上风电开发和波浪能资源利用结合起来，可以有效提高海上风电场的发电能力并通过波浪能装置提高浮式风机的可靠性与安全性。风能-波浪能多能互补利用的方法是解决海洋可再生能源综合利用的有效途径，可以有效缓解沿海城市供电紧张的难题。如公布号为CN109026542A的中国专利文献公开的一种漂浮式风能-波浪能联合发电系统，该联合发电系统以半潜漂浮式平台为基础将风能和波浪能装置相结合，实现了海上可再生能源的开发，但是其波浪能装置采用空气透平的方式来实现发电，其发电效率不高，由于在海上设置这样一个装置需要花费大量成本，而无法达到较高的发电效率，容易造成资源浪费。

发明内容

本发明的目的为提供一种漂浮式风能-波浪能联合发电装置及其控制方法，其发电效率高，充分利用海上可再生能源，降低风能和波浪能的发电成本。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供的漂浮式风能-波浪能联合发电装置包括风力发电模块、波浪能发电模块和漂浮式平台，风力发电模块包括塔筒以及设置于塔筒顶端的风力发电机；漂浮式平台设置于塔筒的底端，漂浮式平台通过锚链与海床连接；

波浪能发电模块包括固定在漂浮式平台侧面的液压系统、通过连接臂铰接在漂浮式平台侧面的浮子，以及铰接在漂浮式平台与连接臂之间的液压缸；浮子在海水的作用下上下起伏，带动连接臂上下摆动，同时液压缸做往复运动，驱动液压系统运转并带动液压马达和液压发电机旋转发电；

液压系统包括可调式节流阀和液控单向阀，所述可调式节流阀用于调节液压系统流量，从而控制所述液压缸往复运动的阻尼，并通过所述液压缸与所述浮筒之间的相互作用力减小漂浮式平台的运动响应；所述液控单向阀用于封闭液压系统油路和锁定液压缸，实现波浪能发电装置的停机。

上述技术方案中，以漂浮式平台为基础将风能和波浪能模块相结合，集成为一个联合发电装置，充分利用海上可再生能源，降低风能和波浪能的发电成本，通过漂浮式平台可以扩大使用范围，适用水深更大，应用更加广泛，同时通过控制波浪能发电装置降低平台载荷，提高集成发电系统的可靠性与安全性，有效推动其在工业上的应用。是未来海上风电发展的趋势。