[发明专利]基于张力腿平台垂直轴风力机与垂向‑水平两向波浪能发电集成结构

说明书

技术领域

本发明属于海洋能利用领域，涉及深水风能-波浪能综合利用装置，尤其涉及一种基于张力腿平台垂直轴风力机与垂向-水平两向波浪能发电集成结构。

背景技术

海上风能和波浪能都是清洁可再生的海洋能源，可利用风力发电机将风力能转换成电能，利用波浪发电装置将波浪能转换成电能。我国东部沿海的海上可开发风能资源约达7.5亿千瓦，不仅资源潜力巨大，而且开发利用市场条件良好，更靠近中国的经济中心。海上风能开发具有节约宝贵土地资源、风力更稳定、风电机组单机容量更大、年有效利用小时数更高、受噪音标准限制更小、运输条件更为便利等优势。风能丰富水域的波浪能资源也很丰富。但是，相比于海上风力发电，波浪能发电装置能量转化率较低，单位发电成本较高，一定程度限制了其商业化应用。

现有技术中，近海风力发电装置的基础主要有单桩式、多桩式、重力式、导管架式、高桩承台式等固定式支撑平台结构，深水浮式海上风力机的研究还处于起步探索阶段，国外已建成了几座代表性浮式海上风力机示范项目，主要结构形式有：Spar式、张力腿式和半潜式等平台系统，其中张力腿式风机平台性价比较高。波浪能发电装置的种类繁多，不拘一格，有点头鸭式、波力发电船式、环礁式、整流器式、海蚌式、软袋式、振荡水柱式、多共振荡水柱式、波流式、摆式、结合防波堤的振荡水柱式、收缩水道式等十余种。

现有技术的不足是：波浪能发电装置能量转化率较低，单位发电成本较高，且缺少同时利用两向及多向相对运动获取波浪能的发电装置结构系统。目前还非常缺少将垂直轴风力机与多向波浪能发电装置集成为一体的海洋能源综合开发结构系统。

发明内容

本发明目的在于提出一种基于张力腿平台垂直轴风力机与垂向-水平两向波浪能发电集成结构系统，使二者共享支撑平台结构和电力传输配套系统，提高海洋可再生资源综合利用效率并降低发电成本。

本发明的技术方案：

基于张力腿平台垂直轴风力机与垂向-水平两向波浪能发电集成结构，包括垂直轴风力机1、两向波浪能发电装置2、位于两向波浪能发电装置2内的两向液压发电系统、塔架结构3、张力腿平台结构和配套电力传输系统；所述的两向液压发电系统包括结构相同的垂向液压系统与水平液压系统；两向液压发电系统为多个，各两向液压发电系统并联连接。垂直轴风力机1设置于塔架结构3上方，单桩支撑平台结构设于塔架结构3下方，张力腿平台结构设于水下的塔架结构3上。该发电集成结构利用垂直轴风力机1获取风能，利用设在塔架结构3水面处的两向波浪能发电装置2获取波浪能。

所述的两向波浪能发电装置2通过水平活塞结构9与滑道式接触装置7连接，滑道式接触装置7与塔架结构3耦合连接，两向波浪能发电装置2通过滑道式接触装置7沿塔架结构3发生垂向运动。水平活塞结构9一端连接滑道式接触装置7，另一端深入水平液压系统的液压缸10中；垂向活塞结构8上端与套筒固接，垂向活塞结构8的下端深入垂向液压系统的液压缸10中，斜支撑杆两端分别与塔架结构3和套筒固接。

所述的张力腿平台结构包括下浮体结构4、伸臂结构5和张力腿结构6，张力腿结构6通过伸臂结构5均匀设于塔架结构3的四周，共4个，每个伸臂结构5的一端与张力腿结构6固接，另一端与套在塔架结构3上的下浮体结构4固接。

所述的两向液压发电系统包括两个闭合回路，第一闭合回路由液压缸10、第一单向入流阀11、节流阀12、液压马达13、发电装置14、第一单向出流阀15依次连接构成；第二闭合回路由液压缸10、第二单向入流阀16、节流阀12、液压马达13、发电装置14、第二单向出流阀17构成。所述的两向波浪能发电装置2与塔架结构3之间能够进行相对垂向运动和相对水平运动，进而带动垂向活塞结构8及水平活塞结构9做压缩或拉伸运动。当垂向活塞结构8及水平活塞结构9做压缩运动时，带动液压缸10内的液体经第一单向入流阀11和节流阀12进入液压马达13，驱动其旋转，从而带动发电装置14发电，最终液体经第一单向出流阀15回流至液压缸10；当垂向活塞结构8及水平活塞结构9做拉伸运动时，带动液压缸10内的液体经第二单向入流阀16和节流阀12进入液压马达13驱动其旋转，从而带动发电装置14发电，最终液体经第二单向出流阀17回流至液压缸10内；节流阀12和储能器18主要起到稳定液压系统压力及保护液压系统安全的目的。

所述的垂直轴风力机1的叶片为2-6个，呈中心对称分布。

所述滑道式接触装置7为4套，沿塔架结构3外侧面对称布置。