[发明专利]水流发电设施

说明书

技术领域

本发明涉及水流发电设施。

背景技术

众所周知，容易获取的矿物燃料资源在减少。另外，矿物燃料的使用对环境的影响已经变得日益明显。其结果是，尽可能地有效且有效率地使用可行的替代能源已经成为当务之急。使用涡轮以捕获水流(例如，潮汐)、河流及海流的动力形成了可行的替代能源。被用以捕获这种水流能量的涡轮设备通常包括通过使用动力传动系统被连接到转子组件上的轴驱动发电机。所述转子组件包括多个转子叶片，所述多个转子叶片由水流驱动，以便使所述动力传动系统的输入轴转动。

为了在经济上可行，多个水流涡轮装置应当被部署在适当区域中。例如，潮汐涡轮站可具有数十到数百的涡轮。优选地，涡轮以阵列的方式被布置，所述阵列具有多行的多个涡轮。涡轮阵列可以被部署在潮汐流动区域、河流、海流或任何其它适合的水流区域中。尽管涡轮优选地以阵列的方式被布置，但是地理学、海洋测深学和其它因素可能意味着涡轮站具有另外的布置方式。

为了使这种发电涡轮的阵列能够从所述阵列输出所产生的电力并且能够接收控制信号，有必要为所述阵列提供适量的基础设施设备。在一种简单的布置方式中，每个发电涡轮可以被直接连接到位于海滨上的基础设施。然而，这种方案导致许多线缆被铺设(通常跨越很长距离)。海上风电场使用位于海水表面之上的干燥空间中的开关、变压器和控制设备。对于这些海上风电场，在海面上方提供基础设施设备会出现任何附加的困难或问题，因为自然地风力涡轮本身位于水面的上方。

然而，水流涡轮位于水下并且通常位于太深的水中以至于表面破裂的结构是不实用的。另外，因为阵列的其余部分将在水面的下方，所以不可能允许提供表面破裂的基础设施单元。

特别是在深海环境中的这种水下基础设施设备的安装、维护和维修花费昂贵并且是耗时的过程。基础设施设备通常需要终身的检查、维护和维修。因此，需要简化水下基础设施设备的构造和部署，从而降低建设成本并且使基础设施设备的检查、维修和维护能够以比较有成本效益的且有效率的方式进行。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种水下发电设施，所述水下发电设施包括发电系统和基础设施装置，所述基础设施装置容纳用于所述发电设施的基础设施设备，所述基础设施设备与所述发电系统连接，其中，所述基础设施装置包括支撑结构和基础设施模块，所述支撑结构适合于与水体的床底接合，所述基础设施模块适合于容纳所述基础设施设备并且适合于能够与所述支撑结构可释放地接合。

在该设施的一个示例中，所述发电单元包括支撑结构和发电单元，所述支撑结构适合于与水体的床底接合，所述发电单元能够进行操作以通过水流发电并且适合于能够与所述支撑结构可释放地接合，并且所述基础设施模块和所述发电单元包括大体上相同的接合系统。

在该设施的一个示例中，所述发电单元和所述基础设施模块具有相互不同的各自的电力连接装置和控制连接装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种在水下发电设施中使用的基础设施装置，所述基础设施装置包括适合于与水体的床底接合的支撑结构以及适合于容纳用于连接到所述设施的发电单元的基础设施设备并且可释放地与所述支撑结构接合的基础设施模块。

所述基础设施设备可包括一个或多个选自监控设备、电气开关设备、电气变压器设备、控制设备以及液压设备的单元。

根据本发明的另一方面，提供了一种水下结构，所述水下结构包括基础设施模块和支撑结构，所述基础设施模块包括主体、从所述主体延伸并且限定安装轴线的安装部分、连接载体以及安装在所述连接载体上的连接器，所述支撑结构适合于与水体的床底接合并且包括支撑壳体、附接到所述支撑壳体上的支撑连接载体以及安装在所述支撑连接载体上的支撑连接器，所述支撑连接器适合于与所述发电单元的连接器可释放地接合，其中，所述安装部分限定了大体上连续的安装表面，所述安装表面大体上完全围绕所述安装部分延伸，并且其中，所述支撑壳体限定了大体上连续的支撑表面，所述支撑表面大体上完全围绕所述支撑壳体延伸，所述安装表面和所述支撑表面被布置为当所述基础设施模块安装到所述支撑结构上时大体上连续地彼此抵接，并且其中，所述安装部分和所述支撑壳体适合于相互配合，以便以绕所述安装轴线的任何极性定向将所述基础设施模块安装到所述支撑结构上。

在该结构的一个示例中，所述基础设施模块包括连接驱动装置，所述连接驱动装置能够进行操作以使所述连接载体大体上平行于所述安装轴线移动并且使所述连接载体绕所述安装轴线旋转。在该结构的一个示例中，所述连接驱动装置由单个驱动器提供。