風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置的製作方法

2023-09-24 13:08:25 1

專利名稱：風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置的製作方法
風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置技術領域
本發明屬於機電技術領域，涉及一種多功能的集風力、海浪、海湧、太陽能一體的 發電系統，是目前再生能源得到充分利用的系統發電工程，屬新興綠色能源產業。
背景技術：
在為們的日常生活中，使用大量的電能，目前傳統發電機採用產生汙染、高排碳的 燃料燃燒，以及危險的核能，據普遍估計，全球所用的石油、煤炭至2050年將開採殆盡，如 果不能得到其所使用的能源，將引起全球危機。
新能源的開發利用呈加速態勢，新能源發電得到國家政策的鼓勵和扶持，投資前 景良好。
地球表面的71%是海洋，海洋蘊藏著巨大能量。太陽注入地球表面的能量換算為 電功率約為10的13次方KW，其中約2/3為海洋能源。原因是地球和月球或太陽之間相對 的天體運動和相互作用而引起海洋的潮流、潮汐以及氣流，氣流的運動形成風力，又引起波 浪、波流從而形成一定的動能和勢能。風力發電是較容易獲得的清潔能源，風能是全球分布 最廣泛、蘊藏量最豐富、能量最巨大的可再生能源；而在海面上僅利用到風是顯然是不足以 我們利用的。
現有的技術所使用的風力發電設備對風速要求較高，在低風速和高風速的狀態下 均不能正常發電，特別是在高風速的情況下，不但不能發電，還會對發電設備的安全造成 影響。所以通常的風電設備年發電量在2000小時左右。現在已經成型的水平軸以及垂直軸 風力發電機系統，單機造價居高不下，進口產品每千瓦時的造價都在8000-10000人民幣， 國產的也要5000人民幣以上。這些產品穩定性不夠，維護成本高，綜合發電成本都高於煤 電的成本。作為一種清潔能源，要部分取代煤電，那麼它不但要碳排放上面需要有優勢，在 綜合發電成本上必須與煤電持平，或低於煤電。不能做到這一點，將影響風力發電行業大規 模的市場化運作。當前，社會急需一種將風力風電設備領域造價高、大型化、啟動風速區間 窄、穩定性差、維護成本高等技術難題一併解決的低成本風力發電技術，此技術能一併滿足 上述條件，能將海上風能這一自然資源充分利用。
現有的風力發電機、風力驅動機構、變速箱和發電機組組成，其中風力驅動機構 由轉軸固定在轉軸上三對帆杆和安裝在帆杆上的帆及轉動齒輪組成；每對帆中，左右兩側 的帆安裝方向相反，一側正好為迎風反面，轉軸隨著力大的方向旋轉，旋轉的轉軸通過轉動 齒輪。使得轉動磨擦力產生額外損耗並導致轉軸老化，使得風機在低風速環境下無法啟動。
那麼既然地球表面的71%是海洋，海洋蘊藏著巨大能量。那麼我們除了去發現海 洋深處的奧秘以外，還要充分的利用海洋帶給我們的無限能量，那麼到底要怎麼利用呢？ 沒有除了去開發一些旅遊外，世界各國還沒有充分的利用其能量。發明內容
本發明的發明目的是提供一種發電裝置，它儘可能的全面的利用到海洋上一切力量，風，太陽，海浪，海湧儘可能多的利用海洋帶給我們能量進行發電；從而實現海洋對人 類的貢獻。
為完成上述發明目的，本發明是這樣實現的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一 發電裝置；它應用在海床上，由一海湧發電機構、海浪發電機構、風力發電系統和太陽能發 電系統構成；
所述的海湧發電機構通過混凝土灌注的沉箱固定在水平面以下；
所述的海浪發電機構通過立柱固定在海浪平面上；
所述的風力發電系統也通過立柱固定在海浪發電機構的之上；
所述的太陽能發電系統，位於風力發電系統籠頂平臺上。
本方案根據海洋本身的不同位置，配置相應的裝置，分別各自利用；從而全面開發 了海洋能源；為人類的電力發展分別作出了具大的貢獻。
對上述技術方案作進一步的改進，所述的混凝土沉箱為圓柱狀置於海底，與五根 水泥鋼樁柱澆鑄於一體。
目前研製海上風力發電的主要問題之一是較高的成本，主要是用於設備的底座和 與土地連接結構的成本較高。本方案與傳統方案相結合，通過混凝土沉箱與五根水泥鋼樁 柱澆鑄於一體的穩固結構去改進目前海上風力發電的高額成本。
對上述技術方案作進一步的細化，所述海湧發電機構由一浮箱、一大型活塞壓縮 機、中央儲氣筒及氣輪發電機組組成，所述的浮箱浮於海面，依海底沉箱上端五根立柱，隨 海湧漲落上、下運動；浮箱固定連接沉箱內活塞壓縮機的活塞軸，浮箱隨海湧上、下漲落帶 動活塞杆作上、下運動，產生高壓氣；所述活塞壓縮機、中央儲氣筒與氣輪發電機通過管路 相連接，中央儲氣筒集中氣壓能，再釋放高壓氣體，推動氣輪發電機組發電。
利用海湧產生水位的高低來帶去活塞，產生高壓氣體進頁帶動氣輪發電機發電； 其構思巧妙，結構靈活。
對上述技術方案作進一步的細化，所述的海浪發電機構是由集浪板、豎軸轉葉式 槳葉和發電機組組成；所述的集浪板設於浮箱上，豎軸轉葉式槳葉設於集浪板的中央部位， 由浪風推動槳葉旋轉傘形齒輪帶動發電機組發電。
本技術方案利用海浪的拍打，將其力量匯集後，傳給豎軸轉葉式槳葉，進而帶動發 電機發電。
對上述技術方案作進一步的細化，風力發電系統位於位於海浪發電系統上方，由 集風牆、導風口、豎軸葉輪和發電機組成；所述集風牆圍在豎軸葉輪周圍；發電機位於豎軸 葉輪的軸內，通過豎軸葉輪的轉動帶動發電機運動。
本技術方案通過集風牆，將海洋上的風導入到豎軸輪上，使之轉動，帶動發電機進 行轉動。
對上述技術方案作進一步的細化，所述的太陽能發電系統位於風力發電系統頂部 的平臺上，所述的太陽能發電系統包括光伏電池模組、蓄電器、變流器，所述太陽光經光伏 電池模組轉化成電能，經蓄電器、變流器轉化成整個發電裝置的設備所需動能。
在無際的海洋裡了，除了潮湧能，風能，浪能，還有一個很大的能量那就是太陽能; 在無際的海洋中，太陽沒有任何物品阻擋，因此其能量也是最大的。因此，在風力發電系統 頂部的平臺上設置一個太陽能發電裝置。
對上述技術方案作進一步的細化，所述的集浪板是由磁浮軸承支起在浮箱上；所 述的集浪板為五副，分別均勻的分布在豎軸轉葉式槳葉周圍。
本方案是通過多角度，多方位的捕捉海浪的來源，從而最大限度的為其利用；因此 本方案中採用了五副集浪板；從不同方位將浪花進行集中。
對上述技術方案作進一步的細化，所述的集風牆為鼠籠式72度進排系統，鼠籠式 72度進排系統為通過液壓裝置可開啟風屏、調整角度的雙弧多段集風牆。
通過上述方案，將最大限度的聚集來風；進而給發電機帶來最大的風能。
對上述技術方案作進一步的細化，所述的水底沉箱內還設有配電系統、減壓倉、排 水室和空氣過濾室。
對上述技術方案作進一步的細化，所述的活塞軸至少由二節內外軸組成，外軸上 設有鎖緊系統，用於內外軸的鎖定所述的鎖緊系統由中央控制室的電腦控制，安裝程序對 所述的浮箱於海平面進行自動控制，對活塞軸松啟、鎖緊。
本方案通過多節活塞實現應對海洋的潮起潮落；只有通過這種結構才能充分適 應海洋中這種多變的環境。
對上述技術方案作進一步的改進，所述浮箱內設有注排水裝置，用於控制海浪發 電系統所述的平臺底部以及浮箱，相對保持於海平面。一方面用於託起集浪板，另一方面控 制其與海平面的相對位置。
對上述技術方案作進一步的改進，在該裝置的最頂端還設有一綜合控制塔，綜合 控制塔為整個發電裝置的控制樞紐；該綜合控制塔由太陽能發電系統供電。
該發電裝置經逆變後的電源由海底電纜與陸上電網併網連接。


圖1為本發明的整體結構示意圖。
圖2為本發明的整體結構剖視圖。
圖3為海湧發電機構的剖視圖。
圖4為海浪發電機構的剖視圖。
圖5為風力發電系統的剖視圖。
圖6為太陽能發電系統的剖視圖。
具體實施方式
為了更進一步的描述本發明專利的結構與功能，下面結合附圖做進一步的闡述。
如圖所示，它是由一海湧發電機構1、海浪發電機構2、風力發電系統3和太陽能發 電系統4構成。
所述的海湧發電機構1通過混凝土灌注的沉箱11固定在水平面以下，所述的海 浪發電機構1通過立柱5固定在海浪平面上，所述的風力發電系統3也通過立柱6固定在 海浪發電機構2的之上；所述的太陽能發電系統4，位於風力發電系統3籠頂平臺上。
海湧發電機機構1，穿過水底的混凝土沉箱11，所述的混凝土沉箱11為圓柱狀置 於海底，與五根水泥鋼樁柱澆鑄於一體，混凝土沉箱11內設有中空腔12，空腔12環繞在混凝土沉箱11內；與活塞壓縮機13的氣缸131相通。所述海湧發電機構由一浮箱14、一大 型活塞壓縮機13、中央儲氣筒15及氣輪發電機組16組成，所述的浮箱14浮於海面，位於海 底沉箱11上端五根立柱6四周，隨海湧漲落上、下運動；浮箱14固定連接沉箱11內活塞壓 縮機13的活塞軸132，浮箱隨海湧上、下漲落帶動活塞杆作上、下運動，產生高壓氣；所述活 塞壓縮機13、中央儲氣筒15置於空腔12內與氣輪發電機16管路相連接，中央儲氣筒15集 中氣壓能，再釋放高壓氣體，推動氣輪發電機組16發電。在浮箱14內還設有注排水裝置， 用於控制海浪發電系統2所述的平臺底部以及浮箱14，相對保持於海平面。
海浪發電機構2，設置於浮箱11上部的浮動平臺上，所述的浮動平臺底部以及浮 箱11與海面相貼靠，所述的海浪發電機構2由集浪板21、豎軸轉葉式槳葉22和發電機組 23組成，所述集浪板21創分為五組，均勻的圍設於浮動平臺M上，豎軸轉葉式槳葉22設於 五組集浪板21的中央部位，集浪板21集中的浪花有方向的推動豎軸轉葉式槳葉22旋轉傘 形齒輪帶動發電機組23發電。
風力發電系統3，位於海浪發電系統2上方的五根立柱5頂部的平臺層上，由五組 集風牆31、導風口 32、豎軸葉輪33和發電機組34組成，所述的五組集風牆31為鼠籠式度 進排系統，鼠籠式度進排系統為通過液壓裝置可開啟風屏、調整角度的雙弧多段集風牆，所 述五組集風牆31的上部為籠頂平臺；所述豎軸葉輪33通過傘形齒輪帶動發電機組34，所 述的發電機組34位於集風牆31上籠頂平臺的液壓中心。
一太陽能發電系統5，位於風力發電系統4籠頂平臺上，所述的太陽能發電系統5 包括光伏電池模組、蓄電器、變流器，所述太陽光經光伏電池模組轉化成電能，經蓄電器、變 流器轉化成整個發電裝置的設備所需動能。
在工作時，當有潮湧時，在長潮時，海平面的水位升高，浮箱11也隨之上升高，從 而帶動大型活塞壓縮機的活塞上升，當潮水退去，浮箱也隨之上下沉；從而使活塞下壓，這 樣潮漲潮落；帶動活塞杆作上、下運動，產生高壓氣；進而通過氣包，產生氣壓流動，推動氣 輪發電機組發電。
俗話說，在海洋上是無風三尺浪，浪在海洋裡是最大的資源，我們利用浮箱內設有 注排水裝置，控制海浪發電系統相對保持於海平面的位置；進一步的利用集浪板去收集海 浪湧來的力量；當海浪朝著集浪板湧來時，集浪板打開，讓海浪流進集浪板內部；通過轉向 筒調整浪頭，朝著同一方向向豎軸轉葉式槳葉湧來，從而推動豎軸轉葉式槳葉；帶動發電機 組發電。
海洋上的風也是巨大的，我們利用鼠籠式72度進排系統的集風牆將風集中後向 豎軸葉輪吹來，從而轉動發電機運動。
太陽能發電系統在整個裝置位於最頂端，他利用太陽能，給整個發電裝置的設備 所需動能。
權利要求
1.一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置；它應用在海床上，其特徵在於它是 由一海湧發電機構、海浪發電機構、風力發電系統和太陽能發電系統構成；所述的海湧發電機構通過混凝土灌注的沉箱固定在水平面以下；所述的海浪發電機構通過立柱固定在海浪平面上；所述的風力發電系統也通過立柱固定在海浪發電機構的之上；所述的太陽能發電系統，位於風力發電系統籠頂平臺上。
2.根據權利要求1所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於 所述的混凝土沉箱為圓柱狀置於海底，與五根水泥鋼樁柱澆鑄於一體。
3.根據權利要求1所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於 所述海湧發電機構由一浮箱、一大型活塞壓縮機、中央儲氣筒及氣輪發電機組組成，所述的 浮箱浮於海面，依海底沉箱上端五根立柱，隨海湧漲落上、下運動；浮箱固定連接沉箱內活 塞壓縮機的活塞軸，浮箱隨海湧上、下漲落帶動活塞杆作上、下運動，產生高壓氣；所述活塞 壓縮機、中央儲氣筒與氣輪發電機通過管路相連接，中央儲氣筒集中氣壓能，再釋放高壓氣 體，推動氣輪發電機組發電。
4.根據權利要求3所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於 所述的海浪發電機構是由集浪板、豎軸轉葉式槳葉和發電機組組成；所述的集浪板設於浮 箱上，豎軸轉葉式槳葉設於集浪板的中央部位，由浪風推動槳葉旋轉傘形齒輪帶動發電機 組發電。
5.根據權利要求4所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於 風力發電系統位於位於海浪發電系統上方，由集風牆、導風口、豎軸葉輪和發電機組成；所 述集風牆圍在豎軸葉輪周圍；發電機位於豎軸葉輪的軸內，通過豎軸葉輪的轉動帶動發電 機運動。
6.根據權利要求5或1所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在 於所述的太陽能發電系統位於風力發電系統頂部的平臺上，所述的太陽能發電系統包括 光伏電池模組、蓄電器、變流器，所述太陽光經光伏電池模組轉化成電能，經蓄電器、變流器 轉化成整個發電裝置的設備所需動能。
7.根據權利要求4所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於 所述的集浪板是由磁浮軸承支起在浮箱上；所述的集浪板為五副，分別均勻的分布在豎軸 轉葉式槳葉周圍。
8.根據權利要求5所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於 所述的集風牆為鼠籠式72度進排系統，鼠籠式72度進排系統為通過液壓裝置可開啟風屏、 調整角度的雙弧多段集風牆。
9.根據權利要求3所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於 所述的水底沉箱內還設有配電系統、減壓倉、排水室和空氣過濾室。
10.根據權利要求3所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在 於所述的活塞軸至少由二節內外軸組成，外軸上設有鎖緊系統，用於內外軸的鎖定所述的 鎖緊系統由中央控制室的電腦控制，安裝程序對所述的浮箱於海平面進行自動控制，對活 塞軸松啟、鎖緊。
11.根據權利要求4所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在於所述浮箱內設有注排水裝置，用於控制海浪發電系統所述的平臺底部以及浮箱，相對保 持於海平面。
12.根據權利要求1所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在 於在該裝置的最頂端還設有一綜合控制塔，綜合控制塔為整個發電裝置的控制樞紐；該 綜合控制塔由太陽能發電系統供電。
13.根據權利要求1所述的一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置，其特徵在 於該發電裝置經逆變後的電源由海底電纜與陸上電網併網連接。
全文摘要
本發明屬於機電技術領域，涉及一種多功能的集風力、海浪、海湧、太陽能一體的發電系統，是目前再生能源得到充分利用的系統發電工程，屬新興綠色能源產業。為提供一種發電裝置，儘可能的全面的利用到海洋上一切力量，風，太陽，海浪，海湧儘可能多的利用海洋帶給我們能量進行發電；從而實現海洋對人類的貢獻。提供一種風力、海浪、海湧、太陽能四合一發電裝置；它應用在海床上，由一海湧發電機構、海浪發電機構、風力發電系統和太陽能發電系統構成；海湧發電機構通過混凝土灌注的沉箱固定在水平面以下；海浪發電機構通過立柱固定在海浪平面上；風力發電系統也通過立柱固定在海浪發電機構的之上；太陽能發電系統，位於風力發電系統籠頂平臺上。
文檔編號F03B13/24GK102042158SQ20101054510
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者梁惠斌 申請人:梁惠斌