[实用新型]漂浮式水上风力发电船

说明书

技术领域

本发明涉及到风力发电技术领域，尤其是一种漂浮式水上风力发电船。 

背景技术

随着全球经济的发展和能源需求的不断增加，人类正面临着能源利用和环境保护两方面的压力。可再生能源的开发使用变得越来越重要，在可再生能源的利用方面，国际上风力发电产业得到了快速的发展。利用海洋风能发电目前已成为全球热点之一。我国沿海拥有丰富的风能资源，近海可开发和利用的风能储量有7.5亿千瓦，但是海上风电装机容量却微不足道，发展建设相对缓慢。制约海上风电产业发展的主要原因是技术进步缓慢，建造成本高昂。目前开发海洋风电所使用的风力发电机绝大部分是水平轴涡轮风力发电机。这种风力发电机结构复杂，风机设备造价高，发电机输出的电能不稳定(因为风有随机性和间歇性的特点)，在海上维修保养难度大，运行和维护成本很高。现在海上风电场使用的风力发电机最大做到了5兆瓦左右。如果要制造更大功率的风力发电机，不仅会使设计制造的难度大幅度增加，而且导致材料成本与设备制造成本大幅度提高，不利于大规模普及应用。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种整体结构简单，容易维修保养，调控性能优良，制造成本较低，发出的电能质量高，易于实现超大型化，其发电船尤其适合海上规模化大功率风力发电建设目标采用，也同样适合在陆地上的湖泊，水库或人造水池等地点相同方式采用的漂浮式水上风力发电船。 

为实现以上目的，本实用新型采取了以下的技术方案：一种漂浮式水上风力发电船，包括有船体，位于水中的固定桩，牵引船体的系船缆，在船体内设置有大功率容积式水泵，所述船体呈扇形结构，船体底部两条直边呈弧形，其起始边的厚度小于终边厚度，船体上表面竖直设有塔架，该塔架由排列成一排、且相互连接在一起的多个楔子型导风罩构成，在所述每个楔子型导风罩的后部两侧各安装有一组直接驱动同一根风轮传动轴的垂直轴风轮组，所述风轮传动 轴向下延伸到船体内并与大功率容积式水泵同轴连接，所述塔架两侧的风轮直径比塔架内侧的风轮直径至少大0.5倍以上；所述船体内部垂直均匀排列有多根大口径钢管，接近于铺满整个船底，相邻大口径钢管之间用上连通管和下连通管相互焊接连通，这就把全部大口径钢管的内部空间都连接在一起，等效成为一个大型压力容器，各个大口径钢管的内部空间连通形成蓄能管道组，各相邻钢管之间的空隙构成蓄水池。 

从船体的前端部引出一段系船缆系泊到固定桩上。送出电能的电缆线也随着系船缆被引到固定桩上，然后通过海底电缆线引到陆地上输送给用户使用或者并入电网；固定桩被牢固地安装在海底。发电船通过系船缆被系泊在固定桩上，利用现有的“单点系泊”技术就能够达到这个目的，这样一来，发电船只能围绕着固定桩作360度圆周方向上的漂浮运动；船体底部的两条直边呈弧形(见图5)，这两条弧形边在发电船的漂浮移动过程中始终与船的运动方向垂直，把这两条直边做成弧形能够减小发电船在漂浮移动过程中海水对船产生的阻力；每一组风轮都是由串接在同一根立式传动轴上的多个垂直轴风轮组单元组成，一根立式传动轴汇集了多个风轮产生的转动力矩，能产生很大的功率输出；在塔架内安装有多根受风轮驱动的立式传动轴；一组风轮直接驱动一台大功率容积式水泵，因此有多个大功率容积式水泵同时出力做功，上述大功率容积式水泵可以使用旋转活塞泵或者螺杆泵或者柔动式泵等。 

这种风轮的转速随风速的变化而变化，适合于吸收随机性和间歇性阵风能量，风速高时转速快，风速低时转速慢，被风轮驱动的容积式水泵转速也随着风速的变化时快时慢。根据容积式水泵的特性(流量与转速成正比)可以看出，风速高时泵的流量大，风速低时泵的流量小，所以，只要合理地设置风轮的尖速比(风速与风轮边缘线速度的比值)，不管是大风还是小风都能有效地把风能转化为水的压力能。 

蓄能管道组的下半部分(即上连通管以下的部分)装有高压水，蓄能管道组的上半部分充满了压缩空气；蓄能管道组是利用密闭容器内空气弹簧的原理对水施加压力，使水以静压力能的方式储存风轮所产生的能量；蓄能管道组内部高压水的容量随着风力的变化和水轮发电机耗水量的变化也在不断变化，其高压水液面高度是在上连通管底部与下连通管顶部之间变化，当风力变小或者水轮发电机耗水量增加时，高压水液面下降。当风力变大或者水轮发电机耗水 量减少时，高压水液面上升；这就对风力的变化或者水轮发电机耗水量的变化进行了充分的缓冲；所以，变化不定的风能就转化成了稳定的电力输出。 

组成蓄能管道组的大口径钢管还有另一个重要的作用，它们构成了船体内部的主要支撑骨架，大大提高了发电船的整体强度，使发电船足以抵御任何级别的大风大浪。