一種新型海上風力發電設備的製作方法

2023-06-15 17:44:21

本發明涉及風能發電技術領域，特別是用於海上或者湖面等寬廣水域的風力發電裝置。

背景技術：

風能是沒有公害的能源之一。而且它取之不盡，用之不竭。風能作為一種清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。我國幅員遼闊，是一個風力資源豐富的國家，加快海上風電項目建設，對於促進沿海地區治理大氣霧霾、調整能源結構和轉變經濟發展方式具有重要意義。

陸上風力發電機，多半時間都處於停機或低負荷狀態，部分風電場的風機雖然在轉動，但發電量不高，年平均發電功率很小。海上風力發電機由於風力資源豐富、風速穩定、對環境的負面影響較少、機組製造更容易大型化、可以大規模開發等優勢，一直受到風電開發商的關注。但是，海上風力發電機存在施工困難、對風機質量和可靠性要求高、製造成本高、運行維護難等弊端，限制了海上風電項目的進一步發展。

海上風力發電的大規模開發利用，技術上還有待於取得新的突破，必須大幅降低海上風電的單位造價。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種經濟、新穎、可靠的新型海上風力發電裝置。

為了解決常規風電的一些弊端，本發明採用以下技術方案。

1、採用風帆收集風能，風帆由中低空的船帆、中高空的風箏帆構成。當然也可只配置船帆或者風箏帆。

2、風帆安裝於拖拽船之上，將風能轉化的風動力傳遞給拖拽船。拖拽船配置有風帆控制系統、航向系統、動力系統、定位系統等。

3、也可簡化拖拽船的結構，設計為具有最基本的風帆安裝以及風帆控制功能的漂浮體。

4、多個拖拽船通過纜繩與位置固定的發電船連接，風動力驅動拖拽船並帶動纜繩運動，纜繩將力傳遞給發電船上的發電裝置，並最終轉化為電能。

5、拖拽船一般有兩組，其中一組揚帆遠離發電船時另一組收帆返回，交替運行。當然也可設計為單組或多組。

6、發電船配置有動力轉化系統、發電系統、纜繩控制系統、控制系統等，如果採用船式發電船，則需配置航向系統、動力系統、定位系統等。其中動力轉化設備可將纜繩的牽引力轉化為發電機的驅動力帶動發電機發電。纜繩控制設備可收緊與釋放纜繩。

7、發電船通過纜繩固定於海底的基礎之上。當然也可以固定在陸地、島嶼、人造島嶼、凸出海面的基礎之上。

與常規風力發電設備相比，本發明最大的優勢在於風帆造價低廉，性能可靠，風帆面積可以做得很大，解決了風能能量密度小難收集的技術瓶頸。可大幅降低單位功率成本，縮短投資回收期。

其次，常規海上風電設備，必須考慮颱風、地震、海嘯等極端災害天氣的影響，從海底基礎、塔柱、葉片等各個環節均會大幅度增加安全冗餘，投資大幅上升。本發明所涉及的新型風力發電設備，便於移動和轉場，可躲避颱風。且本發明主體設備均漂浮於海面，地震、海嘯等災害幾乎無影響。

附圖說明

圖1為本發明的系統結構示意圖。

圖2為風力轉化與發電系統結構示意圖。

圖中：1為發電船，2為拖拽船，3為船帆，4為風箏帆，5為牽引纜繩，6為固定纜繩，7為固定基礎，1-1為發電機，1-2為捲筒，1-3為自動排線器，1-4為導向輪，1-5為制動器，1-6為捲筒離合器，1-7為增速機，1-8為電動機，1-9為電動機離合器，1-10為發電機離合器。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式進一步闡述。

如圖1所示，新型海上風力發電裝置包括發電船1，拖拽船2，船帆3，風箏帆4，連接發電船與拖拽船的牽引纜繩5，固定纜繩6，固定基礎7。整套裝置通過拖拽船2收集風能，再通過牽引纜繩3將風能傳遞給發電船1的發電設備發電。本風力發電裝置可以根據風向的不同，以固定基礎4為中心進行自動調整，保證風力發電裝置運行在最佳風向。

如圖2所示，風力轉化與發電系統上配置有風力轉化與發電系統，發電機1-1，捲筒1-2，自動排線器1-3，導向輪1-4，制動器1-5，捲筒離合器1-6，增速機1-7，電動機1-8，電動機離合器1-9，發電機離合器1-10等。

一組拖拽船2揚帆收集風能，帶動牽引纜繩5移動，牽引纜繩5通過導向輪1-4將力傳遞到捲筒1-2上，捲筒驅動增速機1-7轉動，增速機1-7在驅動另一組拖拽船2返回的同時，富裕的驅動力驅動發電機1-1發電。當揚帆的一組拖拽船2行駛到預定截止位置，收帆返航，另一組已返回的拖拽船2開始揚帆開始驅動發電。兩組拖拽船2交替運行。

根據需要也可設計為單組或多組拖拽船運行模式。單組拖拽船為間斷髮電運行模式，依靠電力或者其他動力返回到初始位置。

初始狀態時，兩組拖拽船均為回收狀態。當海上風力達到發電要求時，拖拽船與發電船均在風力作用下達到順風的最佳位置狀態。開啟一組拖拽船並開始發電，另外一組拖拽船維持回收狀態不變。做功的一組拖拽船達到最遠航程時，該組拖拽船開始回收，另一組拖拽船開始做功發電，兩組拖拽船交替運行，進入正常工作狀態。

根據需要，本風力發電裝置可收回拖拽船，進行遠距離轉場，進行轉場發電或者躲避極端天氣。

回收拖拽船2時，一組拖拽船返回到停止位置時，分離該組捲筒離合器1-6，啟動該組制動器1-5。另外一組拖拽船則靠電動機1-8驅動返回，首先分離發電機離合器1-10，然後吸合電動機離合器1-9，電動機1-8送電工作，通過增速機1-7逆向工作，即可將另一組拖拽船收回。

上面描述的只是一個實例的具體實施方式，根據需要，增速機也可設計為行星齒輪增速機，或設計為增速型液力偶合器。根據增速機的不同特性，當有必要時，可設計單獨的拖拽船回收減速機。

以上所述僅為本專利的一個實例而已，並不用以限制本發明，凡在本專利的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。