一種海上風力發電機組的製作方法
2024-02-09 19:27:15
專利名稱：一種海上風力發電機組的製作方法
技術領域：
本發明涉及海上風電技術領域，尤其涉及一種具有較大發電容量的海上風力發電機組。
背景技術：
隨著社會能源問題、氣候問題、環境問題的日益突出，可再生資源的利用日益受到重視。風力發電具有資源豐富、環境效益好，產業化水平高、發電成本相對較低的優點，已成為可再生資源利用的重要途徑。風力發電機組是一種將風能轉化為機械能的動力機械，風力發電機組是利用風力帶動風輪的葉片旋轉、再通過增速機將旋轉的速度提升來促使發電機發電。海上風電具有風能資源儲量大、環境汙染小、不佔用土地資源、不浪費耕地、對噪音要求較低等優點，其發展的前景非常的廣闊。現有技術中，可用於海上風電的海上風力發電機組一般是將風力發電機組通過塔筒、基礎安裝在海面上。常見的海上風力發電機組通常包括塔筒、基礎、風機風輪、主軸、增速機、發電機、風機變流器、變壓器及電網。塔筒通過基礎呈豎直狀立於海面上，風機風輪、增速機、發電機、風機變流器、變壓器設於塔筒的底部或上端，主軸的一端與風機風輪的輪轂連接，主軸的另一端與增速箱的輸入端連接，增速箱的動力輸出端與發電機的動力輸入端連接，發電機的電量輸出端與風機變流器的電量輸入端連接，風機變流器的電量輸出端與變壓器的電量輸入端連接，變壓器的電量輸出端與電網連接。風機風輪在風載荷的作用下旋轉，通過主軸將力矩傳遞給增速機，經增速機將旋轉的速度提升，帶動發電機進行發電，發電機產生的電量經變流器變換後輸送至變壓器進行變壓處理，然後將具有穩定電壓的電量輸送至電網。海上風力發電機組的大型化是海上風電利用的發展趨勢，即海上風力發電機組的單機的發電容量在不斷增大。為了提高海上風力發電機組的單機發電容量，通常採用較大型號的風力發電機組，相應地，較大型號的風力發電機組的風機葉輪、發電機、增速機等部件尺寸和重量均較大，在安裝這種大型風力發電機組時，風力發電機組的吊裝較困難，需要起重量較大的起吊設備，安裝成本較高，而且大型號的風力發電機組本身的成本較高；為了能夠安全承載上述風力發電機組，勢必會增加基礎、塔筒的尺寸和強度，使得這種結構的海上風力發電機組的成本較高。因此，如何研發出一種發電容量較大、風力發電機組的尺寸重量較小的海上風力發電機組，成為本領域技術人員亟待解決的技術難題。
發明內容
本發明的目的是提供一種海上風力發電機組，該海上風力發電機組發電容量較大、風力發電機組的尺寸重量較小。
為了實現上述目的，本發明提供了一種海上風力發電機組，包括基礎、塔筒、風機葉輪、發電機、風機變流器、變壓器，還包括海洋能發電裝置，該海洋能發電裝置固定於所述基礎上，且該海洋能發電裝置的電量輸出端與所述變壓器的電量輸入端連接。優選的，所述海洋能發電裝置為水輪機，該水輪機包括海洋能發電機葉輪、海洋能增速機、海洋能發電機、海洋能變流器，所述海洋能發電機葉輪的動力輸出端與所述海洋能增速機的動力輸入端連接，所述海洋能增速機的動力輸出端與所述海洋能發電機的動力輸入端連接，所述海洋能發電機的電量輸出端與所述海洋能變流器的電量輸入端連接，所述海洋能變流器的電量輸出端與所述變壓器的電量輸入端連接。優選的，所述海洋能發電機葉輪上設有變槳機構。優選的，所述海洋能發電機葉輪為具有雙向葉片的海洋能發電機葉輪。優選的，所述海洋能發電機葉輪包括兩個旋轉方向相反的葉輪。優選的，所述水輪機為水平軸式水輪機或垂直軸式水輪機。優選的，所述海洋能發電裝置為波能轉換裝置，該波能轉換裝置的電量輸出端與所述變壓器的電量輸入端連接。優選的，所述發電機包括串聯的第一發電機、第二發電機。優選的，所述發電機為永磁同步發電機、雙饋異步發電機或勵磁發電機。本發明提供的海上風力發電機組包括基礎、塔筒、風力發電機組及海洋發電裝置， 塔筒通過基礎立於海面上，風力發電機組設於塔筒的頂部，風力發電機組利用風能進行發電；海洋能發電裝置固定在基礎上，該海洋能發電裝置的電量輸出端與風力發電機組的變壓器的電量輸入端連接，海洋能發電裝置可以設於海面之下，其可以利用海洋能進行發電， 該海洋能發電裝置所產生的電量輸送至風力發電機組的變壓器，經變壓器變壓後傳輸至電網。這種結構的海上風力發電機組在基礎上設有海洋能發電裝置，海洋能發電裝置利用海洋能產生的電量輸送至風力發電機組的變壓器處，風力發電機組、海洋能發電裝置可同時發電，使得該海上風力發電機組無需採用較大型號的風力發電機組的情況下，可具有較大的發電容量。與現有技術相比，這種結構的海上風力發電機組不需採用較大型號的風力發電機組即可具有較大的發電容量，風力發電機組的吊裝較容易，無需起重量較大的起吊設備，安裝成本較低；無需增加基礎及塔筒的尺寸和強度，可降低海上風力發電機組的成本。
圖1為本發明所提供的海上風力發電機組的一種具體實施方式
的結構框圖；圖2為圖1中海上風力發電機組的總體結構示意圖；圖3為圖2中水輪機的局部放大示意圖；圖4為垂直軸式水輪機的安裝結構示意圖；其中，圖1-圖4中風機葉輪1、主軸2、增速機3、發電機4、風機變流器5、變壓器6，塔筒7、基礎8、海洋能發電機葉輪9-1、海洋能增速機9-2、海洋能發電機9-3、海洋能變流器9-4、支架10 ；海洋能發電機葉輪9-廠、海洋能增速機9-2、、海洋能發電機9-3、、海洋能變流器9-4~。
具體實施例方式為了使本領域的技術人員更好的理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖1、圖2，圖1為本發明所提供的海上風力發電機組的一種具體實施方式
的結構框圖；圖2為圖1中海上風力發電機組的總體結構示意圖。如圖1、圖2所示，本發明提供的海上風力發電機組包括塔筒7、基礎8、風力發電機組及海洋能發電裝置，塔筒7通過基礎8立於海面上。所述風力發電機組包括風機葉輪1、發電機4、風機變流器5，風機葉輪1與發電機 4之間可設有增速機3，風機葉輪1可通過主軸2與增速機3的動力輸入端連接，增速機3 的動力輸出端與發電機4的動力輸入端連接，發電機4的電量輸出端與風機變流器5的電量輸入端連接，風機變流器5的電量輸出端與變壓器6的電量輸入端連接，變壓器6的電量輸出端可與用於輸出具有穩壓電量的電網連接。在具體的實施方式中，風機葉輪1、主軸2、 增速機3、發電機4可設於塔筒7的上端，風機變流器5、變壓器6可設於塔筒7內。海洋能發電裝置固定在所述基礎8上，具體的實施方式中，海洋能發電裝置可通過支架10與基礎8連接，海洋能發電裝置的電量輸出端與變壓器6的電量輸入端連接。本發明提供的海上風力發電機組包括基礎8、塔筒7、風力發電機組及海洋發電裝置，塔筒7通過基礎8立於海面上，風力發電機組設於塔筒7的頂部，風力發電機組利用風能進行發電；海洋能發電裝置固定在基礎8上，該海洋能發電裝置的電量輸出端與風力發電機4組的變壓器6的電量輸入端連接，海洋能發電裝置可以設於海面之下，其可以利用海洋能進行發電，該海洋能發電裝置所產生的電量輸送至風力發電機組的變壓器6，經變壓器 6變壓後傳輸至電網。這種結構的海上風力發電機組在基礎8上設有海洋能發電裝置，海洋能發電裝置利用海洋能產生的電量輸送至風力發電機組的變壓器6處，風力發電機組、海洋能發電裝置可同時發電，使得該海上風力發電機組無需採用較大型號的風力發電機組的情況下，可具有較大的發電容量。與現有技術相比，這種結構的海上風力發電機組不需採用較大型號的風力發電機組即可具有較大的發電容量，風力發電機組的吊裝較容易，無需起重量較大的起吊設備，安裝成本較低；無需增加基礎8及塔筒7的尺寸和強度，可降低海上風力發電機組的成本。優選方案中，發電機4可以包括同軸串聯的第一發電機、第二發電機，這種結構還可大大減小單個發電機的尺寸和重量，便於運輸和安裝，兩個發電機串聯，增速機3僅需一個輸出軸，因此這種結構較為簡單。第一發電機、第二發電機可採用永磁同步發電機、雙饋異步發電機或者勵磁發電機，均應在本發明的保護範圍內。在一種具體的實施方式中，所述海洋能發電裝置可以為水輪機，該水輪機具體可以包括海洋能發電機葉輪9-1、海洋能增速機9-2、海洋能發電機9-3、海洋能變流器9-4，海洋能發電機葉輪9-1的動力輸出端與海洋能增速機9-2的動力輸入端連接，海洋能增速機 9-2的動力輸出端與海洋能發電機9-3的動力輸入端連接，海洋能發電機9-3的電量輸出端與海洋能變流器9-4的電量輸入端連接，海洋能變流器9-4的電量輸出端與變壓器6的電量輸入端連接。具體的方案中，海洋能發電機葉輪9-1、海洋能增速機9-2、海洋能發電機9-3可設於海面之下，海洋能變流器9-4可設於塔筒7內。優選方案中，水輪機可以為水平軸式水輪機，如圖3所示，水輪機的海洋能發電機葉輪9-1、海洋能增速機9-2、海洋能發電機9-3等部件的軸向呈水平狀設置，這種結構的水輪機具有發電效率高、自啟動性能好等優點。在具體的方案中，由於海水潮流能越靠近海平面越大，海洋能發電機葉輪9-1的高度可以設於剛被海水浸沒處，以使得水輪機可以充分利用海水潮流能，具有較高的發電效率。優選方案中，海洋能增速機9-2可以採用增速比較大的增速機，這樣可以降低海洋能發電機葉輪的轉速，使得各種海洋生物在其附件流動時，避免受到傷害。優選方案中，為了使得水輪機在不同的潮流方向均可以利用潮流能進行發電，可以在海洋能發電機葉輪9-1上設有變槳機構，可根據潮流方向實現變槳，以適應不同流動方向的潮流，當然也可以採用具有兩個旋轉方向相反的葉輪的海洋能發電機葉輪9-1，或者採用具有雙向葉片的海洋能發電機葉輪9-1。上述實施例中，水輪機採用水平軸式水輪機，本發明提供的海上風力發電機組並不局限於此，水輪機還可以採用垂直軸式水輪機，如圖4所示，水輪機的海洋能發電機葉輪 9-Γ、海洋能增速機9-2、、海洋能發電機9-3、等部件的軸向呈豎直狀設置，海洋能發電機葉輪9-廠的高度可以設於剛被海水浸沒處，以使得水輪機可以充分利用海水潮流能，具有較高的發電效率；海洋能增速機9-2\海洋能發電機9-3、可以設於海面之上，便於安裝維護。上述實施例中，海洋能發電裝置採用利用海水潮流能發電的水輪機，本發明提供的海上風力發電機組並不局限於此，海洋能發電裝置還可以採用利用波浪能進行發電的波能轉換裝置，該波能轉換裝置的電量輸出端與變壓器的電量輸入端連接，可以理解，凡可以利用海洋能進行發電的海洋能發電裝置均在本發明的保護範圍內。以上所述僅是發明的優選實施方式的描述，應當指出，由於文字表達的有限性，而在客觀上存在無限的具體結構，對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種海上風力發電機組，包括基礎、塔筒、風機葉輪、發電機、風機變流器、變壓器，其特徵在於，還包括海洋能發電裝置，該海洋能發電裝置固定於所述基礎上，且該海洋能發電裝置的電量輸出端與所述變壓器的電量輸入端連接。
2.根據權利要求1所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述海洋能發電裝置為水輪機，該水輪機包括海洋能發電機葉輪、海洋能增速機、海洋能發電機、海洋能變流器，所述海洋能發電機葉輪的動力輸出端與所述海洋能增速機的動力輸入端連接，所述海洋能增速機的動力輸出端與所述海洋能發電機的動力輸入端連接，所述海洋能發電機的電量輸出端與所述海洋能變流器的電量輸入端連接，所述海洋能變流器的電量輸出端與所述變壓器的電量輸入端連接。
3.根據權利要求2所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述海洋能發電機葉輪上設有變槳機構。
4.根據權利要求2所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述海洋能發電機葉輪為具有雙向葉片的海洋能發電機葉輪。
5.根據權利要求2所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述海洋能發電機葉輪包括兩個旋轉方向相反的葉輪。
6.根據權利要求2-5任一項所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述水輪機為水平軸式水輪機或垂直軸式水輪機。
7.根據權利要求1所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述海洋能發電裝置為波能轉換裝置，該波能轉換裝置的電量輸出端與所述變壓器的電量輸入端連接。
8.根據權利要求1所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述發電機包括串聯的第一發電機、第二發電機。
9.根據權利要求1所述的海上風力發電機組，其特徵在於，所述發電機為永磁同步發電機、雙饋異步發電機或勵磁發電機。
全文摘要
本發明涉及海上風電技術領域，尤其涉及一種海上風力發電機組，包括基礎、塔筒、風機葉輪、發電機、風機變流器、變壓器，還包括海洋能發電裝置，該海洋能發電裝置固定於所述基礎上，且該海洋能發電裝置的電量輸出端與所述變壓器的電量輸入端連接。這種結構的海上風力發電機組不需採用較大型號的風力發電機組即可具備較大的發電容量，風力發電機組的吊裝較容易，無需起重量較大的起吊設備，安裝成本較低；無需增加基礎及塔筒的尺寸和強度，可降低海上風力發電機組的成本。
文檔編號H02J3/38GK102486160SQ20101057197
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月3日 優先權日2010年12月3日
發明者李小平, 王安偉, 陳秋紅, 龍利民 申請人:三一電氣有限責任公司