[发明专利]利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标及方法

说明书

一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标及方法，它包括水上平台、水下平台、连接件、风力机、太阳能板和水轮发电机组，通过连接件连接水上平台和水下平台，风力机和太阳能板与水上平台安装，水轮发电机组位于水下平台内，水下平台浮于水中支撑水面上部的水上平台，通过风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电能输送至蓄电池舱中的蓄电池储存或直接输送至海洋浮标搭载的各种观测设备。本发明克服了原浮标供电不稳定造成观测容易中断，结构不稳定，容易损坏的问题，具有结构简单，形成互补发电，不间断供电，提高观测设备长期稳定的观测性能，结构强度高，稳定性好，不易损坏的特点。

技术领域

本发明属于海洋工程技术领域，涉及一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标及方法。

背景技术

海洋浮标是一种应用较为广泛的海洋水文气象观测平台，它放置于海面上，通过锚链系统与海底连接。浮标上可搭载各种观测设备，用来对海上各类气象要素(如风速、波浪参数等)进行测量。由于海洋浮标需要长时间放置于海上，特别是对于深远海放置的海洋浮标，其布放周期可达数年，且维护成本高昂，因此，能够长期持续且安全可靠的为各种设备供电是浮标设计时的重要考虑因素。目前，利用浮标周围环境中的太阳能、风能等各种可再生能源进行自给供电的海洋浮标装置成为了人们所重点关注的方向。

中国专利CN211930540U(石学涛等)提出了一种用于海洋浮标的太阳能供电装置，该供电装置具有自清洁功能，安装便捷，然而由于太阳能发电的间隙性属性，单一的太阳能供电并不能满足浮标长时间观测的需求。

中国专利CN110329436A(陆海等)提出一种风光互补供电的浮标，该浮标配备有蓄电池用于存储所发电量，一定程度上提高了浮标供能系统的灵活性和稳定性，然而，风力发电和太阳能发电均具有间隙性，如果在风能和太阳能长时间不充足的时间段，或者某些设备损坏的情况下，浮标的供电依然可能会出现一定问题。

考虑到海洋本身的波浪以及海流中蕴含的着丰富的能量，研究人员发明了多种海洋能供电的浮标系统。例如中国专利CN207860395U(梁旭等)、CN108001626A(梁旭等)提出利用波浪能产生的压电效应为浮标进行供电；中国专利CN107288808A(刘云平等)、CN111422308A(王旭等)提出利用波浪推动线圈切割磁感线进行发电，进而为浮标进行供电。然而，以上两类波浪能发电装置在海水中的稳定性较差，结构易于损坏。

利用海洋中的海流能推动水轮机进行发电也越来越多受到人们的关注，由于海水的密度较大，即使是很小的海流流速，海流能发电装置也能充分利用。此外，相比于风力发电，海流的速度较低，使得海流能发电装置更加不容易损坏。目前，中国专利CN205618293U(王鹏等)、CN107401475A(贯赛虎等)分别提出了利用海流进行发电的装置，但是以上两个专利并不是为浮标所设计的，其结构形式无法应用到海洋浮标上。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标及方法，结构简单，采用连接件连接水上平台和水下平台，风力机和太阳能板与水上平台安装，水轮发电机组位于水下平台内，水下平台浮于水中支撑水面上部的水上平台，风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电能输送至蓄电池舱中的蓄电池储存或直接输送至海洋浮标搭载的各种观测设备，形成互补发电，不间断供电，提高观测设备长期稳定的观测性能，结构强度高，稳定性好，不易损坏。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种利用太阳能、风能和海流能互补发电供能的海洋浮标，它包括水上平台、水下平台、连接件、风力机、太阳能板和水轮发电机组；所述连接件两端分别与水上平台和水下平台连接，水下平台位于水上平台下部，风力机和太阳能板与水上平台连接，水轮发电机组位于水下平台内部；所述水下平台提供浮力支撑水上平台，并对风力机、太阳能板和水轮发电机组所发电量进行存储和输出。

所述水上平台为圆形结构的平板，太阳能板与平板上侧面连接，多个风力机均匀分布于太阳能板四周与平板连接。