[发明专利]一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置及其控制方法

说明书

本发明公开了一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置及其控制方法。装置的风力机组安装在塔筒顶端，塔筒安装在漂浮式平台上，波浪能装置通过柔性缆铰接在漂浮式平台上，漂浮式平台漂浮在海面，通过系泊缆绳连接至海床。方法包括：波浪能装置通过判定波高情况来切换工作模式，若波高低于最大波高，则波浪能浮体上浮至水面并正常运行发电；若波浪高于最大波高，则波浪能浮体下沉至水下并停止发电。本发明将模块化波浪能装置结合到漂浮式风力机上，可以通过波浪能装置的运行耗散风力机的环境载荷，同时波浪能装置的下沉模式可提高风力机极端环境下的生存能力，有效改善漂浮式风力机的运动响应和结构载荷，提高风机的可靠性和经济性。

技术领域

本发明涉及了一种漂浮式风机，具体涉及一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置及其控制方法。

背景技术

近年来，海上风电迅速发展，各类漂浮式风力机概念层出不穷，有不少已完成了样机试验，甚至实现了漂浮式风电场的并网发电。海上的风能资源相较于陆上，质量更佳，储量更大，尤其是深远海区域，其对能源结构调整和可持续发展具有重要意义，且可减少对传统化石能源的依赖。现有的风电场绝大部分安装在近岸浅水海域，采用单桩式等固定式支撑结构，而随着水深增大，固定式支撑结构经济型下降，而漂浮式支撑结构是更为经济可行的方案。

深远海有着更丰富的风力资源的同时，也伴随着更为极端恶劣的气候环境条件，对漂浮式风力机的生存性能提出了巨大挑战，如何提高漂浮式风力机的稳定性、安全性和经济性，是漂浮式风力机发展的关键技术问题。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明所提供一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置及其控制方法。

本发明采用的技术方案是：

一、一种结合漂浮式风力机的模块化波浪能装置：

模块化波浪能装置包括风力机组、塔筒、漂浮式平台、若干系泊缆绳和若干波浪能浮体，风力机组安装在塔筒顶端，塔筒底端安装在漂浮式平台上，每个波浪能浮体均通过柔性缆铰接在漂浮式平台上，漂浮式平台漂浮在海面，漂浮式平台通过若干系泊缆绳连接至海床。

所述的漂浮式平台包括中心浮筒、三个主浮筒和桁架，中心浮筒安装在桁架中间，塔筒底端同心安装在中心浮筒的顶端，三个主浮筒通过桁架以中心浮筒为中心沿周向均匀分布，每个主浮筒的底部侧面通过一个系泊缆绳连接至海床；每个主浮筒底部的对称两侧面还分别安装有支架，每个波浪能浮体均通过柔性缆铰接在各自的支架上。

所述的波浪能浮体包括浮体壳体和发电器，发电器安装在浮体壳体内部；发电器包括发电器壳体、控制系统、刚性活塞杆、活塞结构、若干复位弹簧和液压发电系统，发电机壳体为空心筒状，发电机壳体竖直安装在浮体壳体内部，控制系统、活塞结构、各个复位弹簧和液压发电系统安装在发电机壳体内部，控制系统和液压发电系统电连接；活塞结构水平布置在发电机壳体内部，活塞结构的侧周面紧贴发电机壳体的内壁面；液压发电系统的液压缸的缸身安装在发电机壳体的内顶面，液压发电系统的液压杆竖直向下连接活塞结构的顶面中心，各个复位弹簧以液压发电系统为中心沿周向均匀分布，各个复位弹簧的顶端连接在发电机壳体的内顶面，各个复位弹簧的底端连接在活塞结构的顶面，各个复位弹簧的弹力方向为竖直方向，在运行过程中减小液压发电系统的运行损伤；刚性活塞杆竖直布置，刚性活塞杆的顶端连接活塞结构的底面中心，刚性活塞杆的底端依次穿设出发电机壳体和浮体壳体后通过柔性缆铰接在各自的支架上；刚性活塞杆和浮体壳体的穿设口之间还设有密封结构。

所述的浮体壳体为空心球状，浮体壳体的内部通过同心的空心内球体自外向内划分为湿舱室和干舱室，湿舱室和干舱室不相连通，空心球体和浮体壳体不相接触，发电器安装在空心内球体内部；浮体壳体外壁上还开通若干连通湿舱室的进水口和出水口，每个进水口上均设有电控阀门，每个出水口上均设有抽水泵，各个电控阀门和抽水泵均电连接控制系统。

湿舱室用于容纳压载海水，实现波浪能装置的沉浮；干舱室用于容纳相关机械、电气设备及固定压载。