[发明专利]浅浸没漂浮式带导流罩水平轴海流发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种海流能开发装置，具体是通过水流作用带动涡轮叶片的转动，将机械能转化为电能，具有启动流速低、随来流方向自行偏转获得最大流速及可自平衡于任意水深的特点。

背景技术

海流发电机从上世纪70年代提出以来，一直是国内外学者和工业界关注的热点研究问题，经过多年的努力，取得了一定的进展，从实验室研究发展到样机现场试验阶段，是继风能以后具有大规模开发潜力的能源获取方式。水平轴海流发电涡轮机是一种海流能吸收和转换装置，由于理论和技术上可借鉴风力涡轮机和船舶螺旋桨，有比较好的生产和制造基础，设备制造本身不会产生更多的污染或消耗巨大的资源，是海流能发电装置中国内外研究最多的热点。带导流罩海流发电涡轮机有着启动流速低、获能效率高和扭矩波动较小的优点，因此也逐渐成为一种趋势。海流发电涡轮机的研发国内外均进入到样机实验阶段，但兆瓦级乃至更大功率的实用还有距离，国内的样机也止步于千瓦级，原因在于吸收和转化海流能的效率还不高。从吸收能量角度考虑，实际的非均匀垂向海流剖面如图1所示，有研究表明大约75％的能量都在海面下较浅的区域。因此提高海流能的利用率首先从真实海流环境出发，从提高能量的获取着手。有一些学者如已经采用了理论和实验的方法研究了非均匀海流剖面对海流涡轮机的影响。因此浅浸没方式是最佳获取能量的方式。

经对现有技术检索发现，中国专利文献号CN103573530A，公开日2014年2月12日，公开了“一种海流能发电具有导流罩的水轮机叶轮”，包括：转轴和轮毂以及安装固定在轮毂上的叶片，所述的转轴、轮毂以及叶片均置于叶轮室内，叶轮室两端分别为进水侧和出水侧，水流从进水侧沿轴向流向出水侧，轮毂采用球面形，方便叶片的安装于固定，从而提高叶片的做功能力。但该技术装置的导流罩是入口大而到叶片处小，这种方式会导致叶片后的尾流产生更多的涡，降低叶片效率。

中国专利文献号CN1454290公开(公告)日2003.11.05，公开了一种用于开发潮汐与河流能量的系统，完全没入水下并包括：几台带叶片G、支撑总成C，后支撑装置E的水轮机A及发电机。水轮机A的轴的取向垂直于水流方向，而且叶片G呈翼形，致使不论水流方向如何，水轮机A同一方向转动。水轮机轴支撑在带有固定在支撑和承重装置的漂浮容器B的机架中。该电站由模块建成。但该技术的缺陷和不足在于：该叶轮的各叶片的重力并没有被平衡，在水 流推动叶片转动时重力的作用会损耗一部分功，该方式的能量吸收效率有限。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种浅浸没漂浮式带导流罩水平轴海流发电系统，具有特殊设计的入口小而出口大的导流罩，通过合适的方式将发电装置定位在水面以下流速较高的位置，实现了将海流的动能带动发电，适用于稳定海流海况，且能量转化率高，将本装置放置于二到三米每秒的流速的海里，设计合适的叶片直径，能实现发电1～3兆瓦每小时。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明由至少一台海流发电装置或多台海流发电装置组成阵列结构，每台海流发电装置包括：设置于流向适应性导流机构内部的发电机构以及与流向适应性导流机构相连的浮体机构，其中：浮体机构包括：分别设置于流向适应性导流机构顶部和底部的浮球和翼型浮体，流向适应性导流机构包括：正对洋流方向的导流罩以及依次设置于其内的涡轮机叶片和流线型机舱。

所述的流向适应性导流机构通过连接轴承和垂直旋转的连接轴与翼型浮体转动连接。

所述的流向适应性导流机构底部设有连接铰对，多台海流发电装置通过连接铰对实现阵列结构的连接。

本发明涉及上述系统的安装方法，包括以下步骤：

步骤1)确定安装位置，即海流较稳定的海况，将四根系泊线呈四角分布布置。

步骤2)在系泊线的同一端安装翼型浮体的四角以保证整个装置的浮力和稳定性，然后将系泊线一端固定在海底固定装置上，系泊线能控制长短，保证整个装置处于海流较大处。

步骤3)在岸上或船上组装好发电装置，先将叶片安装到垂直旋转的连接轴上，然后放入导流罩内，将机舱与支撑结构定位、焊接，检查密封装置及旋转连接轴。

步骤4)将发电装置连接到翼型然后慢慢浸入水中，达到合适的系泊高度，安装上部浮球，以对通航船舶提供指示，不影响通航。

步骤5)连接输电线缆到附近的海底配电板或并网。