漂浮式水上風力發電設備的製作方法

2024-02-10 18:47:15

專利名稱：漂浮式水上風力發電設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種風力發電設備，尤其涉及漂浮於水面上的風力發電設備，屬於風力發電技術領域。
背景技術：
隨著全球經濟的發展和能源需求的不斷增加，人類正面臨著能源利用和環境保護兩方面的壓力。可再生能源的開發使用變得越來越重要，尤其是可再生的清潔能源更是受到追捧，其中就包括風能。近年來，國際上風力發電產業得到了快速發展，風力發電機逐漸普及。中國國內，政府大力扶持風電企業、風電項目，促使國內的風電科研水平及產業技術水平都得到迅猛提高，躋身於發達國家水平。在我國，可開發利用的風能儲量約10億千瓦，其中陸地上風能儲量約2. 5億千瓦， 而海上可以開發和利用的風能儲量達7. 5億千瓦。可見海上風能儲量十分可觀，然而國內海上風電項目甚少，主要原因是風電機不易固定，施工難度大，建造成本高造成的。經檢索發現，中國專利CN201020127931. 5，涉及一種漂浮式水上風力發電船，其在扇形體結構的船體上設置楔形導風罩，導風罩內安裝有垂直軸風輪組，船體內設置有與風機垂直軸連接的旋轉活塞泵，旋轉活塞泵的輸出口經管道與衝擊式水輪發電機連接。運行過程中，風機葉片帶動垂直軸旋動，使旋轉活塞泵工作，船體內蓄水池中的水被源源不斷的壓入水輪發電機，從而使水輪發電機轉動發電。該技術方案結構複雜，製造成本高，船體笨重，運行效率低下；雖然船體在楔形導風罩的作用可實現自行調整方向，但在低風速情況下往往難以實現，並且船體通過繫船纜、固定樁固定，其固定方式局限性強，並且打固定樁也比較耗時耗力。

發明內容
本發明要解決技術問題是克服上述現有技術的缺陷，提供一種漂浮式水上風力發電設備。為了解決以上技術問題，本發明的一種漂浮式水上風力發電設備，包括風力發電機，其特徵在於還包括底座、所述風力發電機的葉片部分通過支架固定在底座上，風力發電機的發電機部分設置於底座內，所述底座具有可漂浮於水面上的浮筒式結構，風力發電機的電源輸出端經穩壓設備與儲能電池連接，或者直接通過變電設備及電纜併入陸地電網。進一步的，所述底座下部通過繩索或者鎖鏈固定有可收起的十字錨，十字錨形狀和底部設置的凹槽相符合，以便船舶拖曳時減小阻力。本發明漂浮式水上風力發電設備將風力發電機的發電機部分設置於底座內，降低了整個設備的重心，提高了設備的平衡性能，使其在風浪中不易傾倒；本發電設備可通過繩索或者鎖鏈與船連接，形成駁船式風力發電設備，也可以在底座下部放下固定錨，形成固定式水上風力發電設備。
為了進一步提高設備的平衡性能，所述底座固定有多個沿其外圍均勻分布的浮筒，建議底座通過橫臂與周圍的浮筒固定，底座穩定性更好，多浮筒的組合結構具備更強的抗暴風、抗沉沒能力。所有底座或者浮筒大小可以類似，浮筒上可設置有輔風力發電機設備，輔風力發電機設備的電源輸出端經穩壓設備與底座內的儲能電池連接，或者直接通過變電設備及電纜併入陸地電網；浮筒上還可安裝有通訊平臺、導航設備平臺、變電設備平臺、定位設備平臺、武器系統平臺中的一種或幾種。本發明漂浮式水上風力發電設備的風力發電機可以是傳統的水平軸風力發電機， 也可以是垂直軸風力發電機。若採用水平軸風力發電機，則機頭(葉片部分)通過轉動軸承固定在支架頂端，機頭內通過換向齒輪將扭矩經設置於支架內的垂直軸傳遞至發電機； 若採用垂直軸風力發電機，則垂直發電機的垂直軸與發電機連接。本發明建議採用可以升降式水平軸風力發電機或可以升降式垂直軸風力發電機。除此之外，本發明漂浮式水上風力發電設備的風力發電機上方還安裝有與水平面呈15° 45° (優選30° )夾角的輔轉動葉片模塊，輔轉動葉片模塊通過傘齒輪組與風力發電機的垂直軸連接。由於海上、湖泊上的風嚮往往帶有一定的俯衝角度，加之設備在波浪中會上下顛簸，輔轉動葉片模塊正好利用了前述兩種能量，將其轉化為垂直軸的轉動能量， 從而更高效的利用能源。並且對於水平軸風力發電機而言，所述輔轉動葉片模塊設置於葉片部分後方，穿過風力發電機葉片部分的氣流依然會帶動輔葉片模塊繼續轉動，進一步提高能源利用率。本發明漂浮式水上風力發電設備上還可以加載有太陽能發電設備。具體地說，所述支架上固定太陽能板，太陽能板的電源輸出端經整流電路與儲能電池連接，或直接通過變電設備及電纜併入陸地電網。儲能電池可為漂浮式水上風力發電設備上裝載的設備平臺 (如通訊平臺、導航設備平臺、變電設備平臺、定位設備平臺、武器系統平臺)供電。為了防雷擊，所述支架頂端設置有通過導體與水面連接的避雷針。可見，本發明構思奇巧，結構簡單、小巧，機械傳動簡單，發電效率高，抗風暴、抗沉沒能力強，可在江河、湖泊、近海、遠海廣泛使用。預計推出之後，將受到業內普遍歡迎，具有良好的市場前景。


下面結合附圖對本發明作進一步的說明。圖1是本漂浮式水上風力發電設備實施例1結構示意圖。圖2是實施例1底座與浮筒連接關係示意圖。圖3是十字錨俯視結構示意圖。圖4是實施例1電路部分連接示意圖。圖5是本漂浮式水上風力發電設備實施例2結構示意6是底座與浮筒緊密式連接示意圖。
具體實施例方式實施例1如圖1-4所示，本實施例的漂浮式水上風力發電設備，包括底座1、水平軸風力發電機4，水平軸風力發電機4的葉片部分41通過支架2固定在底座上，水平軸風力發電機4 的發電機部分42設置於底座1內，所述底座1具有可漂浮於水面上的浮筒式結構，水平軸風力發電機4的電源輸出端經穩壓設備43與儲能電池44連接。本實施例中，底座4下部通過繩索或者鎖鏈固定有可收起的如圖3所示結構的十字錨6，十字錨形狀與底座底部設置有的凹槽相符合，以便船舶拖曳時減小阻力。水平軸風力發電機4的電源輸出端也可直接通過變電設備及電纜併入陸地電網。為了提高抗風暴防傾倒能力，如圖1、2所示的本實施例中，底座1固定有多個沿其外圍均勻分布的浮筒7。本例中底座1通過橫臂8與周圍的浮筒7固定，這種結構使底座穩定性更好。除此之外，浮筒與底座的連接方式也可採用如圖6所示的緊密連接方案。為了更近一步的提高設備的抗風暴防傾倒能力，浮筒底7盤通過繩索固定有可收起的十字錨 6'，此處十字錨6'也採用如圖3所示結構的十字錨結構。浮筒上可以設置有輔風力發電機設備，輔風力發電機設備的電源輸出端經穩壓設備與底座內的儲能電池連接，或者直接通過變電設備及電纜併入陸地電網。浮筒上還設置有安裝有通訊平臺、導航設備平臺、變電設備平臺、定位設備平臺、武器系統平臺中的一種或幾種。組合方式可根據實際需要調整，適應性強。儲能電池可作為個平臺的供電設備。如圖1所示，機頭(葉片部分)通過轉動軸承5固定在支架2頂端，機頭內通過換向齒輪將扭矩經設置於支架2內的垂直軸3傳遞至發電機42。機頭部分可隨著風向的改變而快速調整方向，使其始終面對迎風方向。如圖1所示的本實施例中，風力發電機上4方還安裝有與水平面呈15° 45° (優選30° )夾角的輔轉動葉片模塊10，輔轉動葉片模塊10通過傘齒輪組與風力發電機的垂直軸3連接。由於海上、湖泊上的風嚮往往帶有一定的俯衝角度，加之設備在波浪中會上下顛簸，輔轉動葉片模塊正好利用了前述兩種能量，將其轉化為垂直軸的轉動能量， 從而更高效的利用能源。並且對於水平軸風力發電機而言，所述輔轉動葉片模塊設置於葉片部分後方，穿過風力發電機葉片部分的氣流依然會帶動輔葉片模塊繼續轉動，進一步提高能源利用率。本例中，支架2頂端設置有通過導體與水面連接的避雷針9。提高設備的防雷性能。本發電設備上還可裝載太陽能發電設備，太陽能板可固定於支架上，太陽能板的電源輸出端經整流電路與儲能電池連接。所述支架上還可裝載有其他設備平臺，如通訊平臺、導航設備平臺、變電設備平臺、定位設備平臺、武器系統平臺等，儲能電池可作為個平臺的供電設備。實施例2如圖6所示的實施例，與實施例1的區別在於，風力發電機採用垂直軸風力發電機 4'，其葉片部分41'直接帶動垂直軸3'旋轉，垂直軸3'下部與發電機42連接，從而實現風力發電。垂直軸風力發電機無需調節即可適應任意風向，結構簡單，驅動更直接，效率更高。圖中其餘標號示意參見圖1。圖2和圖6的圓形浮筒也可以是正六邊形，可以是大小類似，便於組合。除上述實施例外，本發明還可以有其他實施方式。凡採用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在本發明要求的保護範圍。
權利要求
1.漂浮式水上風力發電設備，包括風力發電機，其特徵在於還包括底座、所述風力發電機的葉片部分通過支架固定在底座上，風力發電機的發電機部分設置於底座內，所述底座具有可漂浮於水面上的浮筒式結構，風力發電機的電源輸出端經穩壓設備與儲能電池連接，或者直接通過變電設備及電纜併入陸地電網。
2.根據權利要求1所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述底座下部通過繩索或者鎖鏈固定有可收起的十字錨。
3.根據權利要求2所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述底座固定有多個沿其外圍均勻分布的浮筒，所述浮筒通過橫臂或者鎖鏈與底座固定。
4.根據權利要求3所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述浮筒底盤通過繩索或者鎖鏈固定有可收起的十字錨。
5.根據權利要求3所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述浮筒上設置有輔風力發電機設備、通訊平臺、導航設備平臺、變電設備平臺、定位設備平臺、武器系統平臺中的一種或幾種，所述輔風力發電機設備的電源輸出端經穩壓設備與底座內的儲能電池連接，或者直接通過變電設備及電纜併入陸地電網。
6.根據權利要求3或4或5所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述風力發電機為可以升降式水平軸風力發電機或可以升降式垂直軸風力發電機中的一種。
7.根據權利要求6所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述風力發電機上方安裝有與水平面呈15° 45°夾角的輔轉動葉片模塊，所述輔轉動葉片模塊通過傘齒輪組與風力發電機的垂直軸連接。
8.根據權利要求7所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述支架上還固定有太陽能板，所述太陽能板的電源輸出端經整流電路與儲能電池連接，或者直接通過變電設備及電纜併入陸地電網。
9.根據權利要求8所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述支架上安裝有通訊平臺、導航設備平臺、變電設備平臺、定位設備平臺、武器系統平臺中的一種或幾種。
10.根據權利要求9所述漂浮式水上風力發電設備，其特徵在於所述支架頂端設置有通過導體與水面連接的避雷針。
全文摘要
漂浮式水上風力發電設備，包括底座、風力發電機，風力發電機的葉片部分通過支架固定在底座上，風力發電機的發電機部分設置於底座內，底座具有可漂浮於水面上的浮筒式結構，風力發電機的電源輸出端經穩壓設備與儲能電池連接，或者直接通過變電設備及電纜輸送到陸地電網。本發明漂浮式水上風力發電設備將風力發電機的發電機部分設置於底座內，降低了整個設備的重心，提高了設備的平衡性能，使其在風浪中不易傾倒；本發電設備與船連接，形成駁船式風力發電設備，也可以在底座下部放下固定錨，形成固定式水上風力發電設備。本漂浮式發電設備可加載各類設備，包括但不限於通訊、導航、變電、定位、武器系統等，並為其提供水上漂浮基座和電力能源。
文檔編號H02J7/00GK102155352SQ201110073728
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月25日 優先權日2011年3月25日
發明者張嘯 申請人:張嘯