[发明专利]一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电方法及系统

权利要求书

1.一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电系统，其特征在于，包括风力发电平台(1)、潮流能发电单元(2)和风潮联合发电耦合控制单元(4)；所述潮流能发电单元(2)呈漂浮式布置于海面，且与风力发电平台(1)中的单桩支撑塔筒(1-3)相连接；同时，所述潮流能发电单元(2)的电能输出端通过风潮联合发电耦合控制单元(4)连接风力发电平台(1)中的风电机组侧变压器(1-6)的输入端；

所述风电机组侧变压器(1-6)输出的电能通过风力发电平台(1)中的海底电缆(1-7)输送至陆地升压站并网；

所述风潮联合发电耦合控制单元(4)用于采集风力发电平台(1)中的风力发电机组(1-2)输出的有功功率，并根据采集到的有功功率控制潮流能发电单元(2)的运行状态及输出功率；

所述潮流能发电单元(2)设置有多个潮流能发电子系统，多个潮流能发电子系统沿单桩支撑塔筒(1-3)的圆周方向均布；

所述潮流能发电单元(2)通过风潮链接单元(3)与风力发电平台(1)中的单桩支撑塔筒(1-3)相连接；

所述风潮链接单元(3)包括第一固定结构组件(3-1)、环状结构连接架(3-2)、第一位移弹簧(3-3)、连接管(3-4)、第二位移弹簧(3-5)和第二固定结构组件(3-6)，其中，所述环状结构连接架(3-2)套装在单桩支撑塔筒(1-3)上；所述第一固定结构组件(3-1)设置有多个，多个第一固定结构组件(3-1)的沿环状结构连接架(3-2)的圆周方向布置；所述第一固定结构组件(3-1)的内端固定在环状结构连接架(3-2)上；所述第一固定结构组件(3-1)的外端通过第一位移弹簧(3-3)与连接管(3-4)的一端连接，所述连接管(3-4)的另一端通过第二位移弹簧(3-5)与第二固定结构组件(3-6)的一端连接，第二固定结构组件(3-6)的另一段固定在潮流能发电子系统的圆形船体(2-1)的侧壁上；

当海面风速低于风力机的切入风速，风力机叶轮处于停转状态，风力发电机组无功率输出时，控制所述潮流能发电单元以额定功率进行电能输出；

当海面风速大于风力机的切入风速、且小于额定风速，风力机叶轮开始旋转，风力发电机组开始并网发电，风力发电机组的有功功率低于其额定功率时，根据风力发电机组有功功率与额定功率之间的容量缺额，控制所述潮流能发电单元的功率输出；

当海面风速大于风力机的额定风速、且小于切出风速，风力发电机组以其额定功率运行时，控制潮流能发电单元停止运行发电；

当海面风速高于风力机的切出风速，风力发电机组停止功率输出时，控制所述潮流能发电单元以额定功率进行电能输出。

2.根据权利要求1所述的一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电系统，其特征在于，

所述潮流能发电子系统包括圆形船体(2-1)、充气浮体(2-2)、密封舱(2-3)、潮流能发电机(2-4)、垂直轴水轮机和导流罩(2-9)，其中，所述充气浮体(2-2)套装在圆形船体(2-1)的底部外圈上；圆形船体(2-1)的甲板上设置有密封舱(2-3)；所述密封舱(2-3)内安装有百千瓦级潮流能发电机(2-4)，所述潮流能发电机(2-4)的转子与垂直轴水轮机连接；

所述圆形船体(2-1)的底部安装有一对导流罩(2-9)，所述垂直轴水轮机置于导流罩形成的空腔内；

所述潮流能发电机(2-4)的电能输出端连接有风潮联合发电耦合控制单元(4)。

3.根据权利要求2所述的一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电系统，其特征在于，所述垂直轴水轮机包括旋转主轴(2-6)、升力型直叶片(2-7)和叶片支撑梁(2-8)，其中，所述升力型直叶片(2-7)沿旋转主轴(2-6)的圆周方向均匀设置有多个，并通过叶片支撑梁(2-8)与旋转主轴(2-6)连接。

4.根据权利要求1所述的一种基于海上水平轴风力机平台的风能与潮流能耦合发电系统，其特征在于，风潮联合发电耦合控制单元(4)包括风力机有功功率监测器(4-1)、比较器(4-2)、控制模块(4-3)和潮流能发电全功率变频器(4-4)，其中，所述潮流能发电机(2-4)的电能输出端连接潮流能发电全功率变频器(4-4)，所述潮流能发电全功率变频器(4-4)的输出端连接风电机组侧变压器(1-6)的电能输入端；

所述风力机有功功率监测器(4-1)用于采集风力发电机组(1-2)输出的有功功率值，并将该有功功率值传送至比较器(4-2)；

所述比较器(4-2)用于计算该有功功率值与风力发电机组(1-2)的额定功率之间的容量差额，得到容量差额信号，将该容量差额信号输出至控制模块(4-3)；

控制模块(4-3)用于根据接收到的容量差额信号控制潮流能发电机(2-4)的运行状态及输出功率。