[发明专利]一种风浪能混合利用的海上浮式发电装置

说明书

本发明公开了一种风浪能混合利用的海上浮式发电装置，包括风机，风机与振荡水柱式发电装置相连，振荡水柱式发电装置通过支撑杆与减摇装置相连，减摇装置沿着振荡水柱式发电装置的周向均匀间隔分布，减摇装置包括平台浮筒、压载底座、螺旋侧板和减摇围板，压载底座上设置同轴的平台浮筒和减摇围板，平台浮筒与减摇围板的空间内设置螺旋侧板，减摇围板、螺旋侧板上均设置若干通孔。本发明能够高效利用清洁能源；活塞使空气压出和吸入更加平缓稳定，有利于提高波浪能转换效率；减摇装置增加了漂浮式基础的运动阻尼，减小发电装置在风、浪、流作用下的运动响应，在减少系泊系统疲劳，也减少摆动幅度，保证整体结构安全，提高发电效率。

技术领域

本发明涉及发电装置，具体为一种风浪能混合利用的海上浮式发电装置。

背景技术

目前，清洁能源的开发和利用是全球关注的热点问题，其中风能是清洁能源中最具规模的，我国拥有1.8万公里的海岸线海上风能资源不仅储量大且密度高，具有大规模开发的优势。对于水深超过50米海域，漂浮式风机基础比固定式风机基础在经济性和安全性上更具有优势。其优势主要包括：（1）远场海域风能资源充足、质量优；（2）选址安装不受限，便于移动；（3）降低噪声和消除视觉污染。

但是，漂浮式基础没有稳定的桩基，在风、浪、流的作用下就会产生六自由度的运动响应，再加上位置较高的风电机组，导致风机最大摆动幅度能达到10°，破坏流场的稳定性，泄涡之间相互作用加强，严重影响发电效率。风机在不断摆动过程中，系泊系统响应频繁，非常容易产生疲劳，甚至发生锚链断裂，也是潜在的安全隐患。

因此，需要开发一种减摇发电装置，减小海上漂浮式基础运动响应的同时提高能源利用率，这是保证风机正常运转的关键技术。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种能够有效减少横纵摇、垂荡、提高耐波性、提高减摇效果、平稳运行的风浪能混合利用的海上浮式发电装置。

技术方案：本发明所述的一种风浪能混合利用的海上浮式发电装置，包括风机，风机与振荡水柱式发电装置相连，振荡水柱式发电装置通过支撑杆与减摇装置相连，减摇装置沿着振荡水柱式发电装置的周向均匀间隔分布，减摇装置包括平台浮筒、压载底座、螺旋侧板和减摇围板，压载底座上设置同轴的平台浮筒和减摇围板，平台浮筒与减摇围板的空间内设置螺旋侧板，减摇围板、螺旋侧板上均设置若干通孔。减摇装置使海上风机整体的附加质量增加，在保证结构强度的同时，有效抵抗风、浪、流对风机的作用，减少整体摆动幅度，有利于提高稳定性，降低维护成本，缩短维护周期，提高使用寿命。

进一步地，螺旋侧板呈螺旋上升状，内接于平台浮筒，外接于减摇围板，独特的螺旋环绕结构可以增加海上风机垂向的运动阻尼。平台浮筒为空心体，是整体结构浮力的主要来源。压载底座为实心体，使平台重心降低，保证平台稳性。

进一步地，通孔为圆形、椭圆形或方形。减摇围板上的通孔优选为竖向均匀排列。减摇围板通孔可以增加横向、纵向的运动阻尼。螺旋侧板主要有两个作用，一是加固和支撑减摇围板，二是增加平台垂向运动阻尼，降低了海上浮式发电装置的垂荡运动。

进一步地，振荡水柱式发电装置包括上舱体、无轴涡轮、通气孔、活塞和下舱体，上舱体上设置无轴涡轮和通气孔，通气孔用于平衡上、下舱体的体积变化引起的压差，无轴涡轮转动式嵌套于上舱体顶部，在空气推动下可以将机械能转化为电能，活塞位于液面以上。

进一步地，活塞为工字型。活塞包括顶板、底板和连接杆，顶板与上舱体的内壁相连，底板与下舱体的内壁相连。顶板的面积比底板的面积小，使空气压出和吸入更加平缓稳定，提高波浪能转换效率。在未接触到自由液面的情况下，由于活塞的顶板比底板面积小的结构特点，根据“压强=压力/面积”的物理关系，上舱体的压强是下舱体的数倍，在接触到自由液面的情况下活塞又可以起到平缓自由液面的作用舱。在这两种情况下活塞都提高了动能转化的效率。

进一步地，风机包括风机塔柱和风机叶片，风机叶片通过风机塔柱与振荡水柱式发电装置相连。