一種海洋潮流能發電系統的製作方法

2023-12-02 09:18:36 2

本發明涉及海洋能發電技術領域，特別是涉及一種固定式直驅型海洋潮流能發電系統。

背景技術：

海洋潮流能是潮水在水平運動時所含有的動能，又稱海流能。海流是海洋中海水因熱輻射、蒸發、降水、冷縮等而形成的密度不同的水團，再加上風應力、地轉偏向力、引潮力等作用而發生的相對穩定速度的流動。海洋潮流能發電系統是利用海流水平運動的動能，通過能量捕獲、能量轉換、能量傳輸等環節，產生並提供電能。

我國擁有豐富的海洋潮流能資源，研究和開發高效可靠的海洋潮流能發電系統，對於我國實施可再生能源發展戰略將起到巨大的推動作用。目前，我國海洋潮流能發電系統還處於研究階段，尚有許多技術上和發電系統總體設計上急需突破的方面。

由此可見，現有的海洋潮流能發電系統還存在諸多缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創設一種新的固定式直驅型海洋潮流能發電系統，實屬當前重要研發課題之一。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是提供一種海洋潮流能發電系統，使其簡單、可靠、安全的實現利用海洋潮流能進行發電，從而克服現有的海洋潮流能發電系統的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種海洋潮流能發電系統，包括支撐機構、海流能發電機組和信號監控機構；

所述支撐機構包括基礎樁、水平支撐杆和工作平臺，所述基礎樁垂直固定於海底，所述水平支撐杆垂直固定在所述基礎樁的水面以下部分，所述工作平臺垂直固定在所述基礎樁的水面以上部分；

所述海流能發電機組包括水下組件和水上組件，所述水下組件包括依次連接的葉片、輪轂、發電機和偏航機構，所述輪轂中設有變槳機構，所述偏航機構設置在所述發電機和水平支撐杆之間，用於帶動所述水下組件相對於水平支撐杆偏航轉動，所述水下組件直接浸沒在海水中；

所述水上組件包括通過海纜與所述發電機連接的變流器，和通過海纜與所述偏航機構、變槳機構和發電機連接的控制櫃，所述變流器和控制櫃均設置在所述工作平臺上；

所述信號監控機構包括與所述控制櫃連接的海流計，所述海流計設置在所述水平支撐杆上，用於實時監測海流能的海流方向變化。

作為本發明的一種改進，所述海洋潮流能發電系統還包括提升機構，所述提升機構包括提升裝置和提升控制系統，所述提升裝置設置在所述基礎樁周圍，其下部與所述水平支撐杆固定連接，其上部與所述工作平臺活動連接；所述提升控制系統設置在所述工作平臺上，用於控制所述提升裝置沿所述基礎樁上下移動，進而帶動所述海流能發電機組的水下組件升降運動。

進一步改進，所述海洋潮流能發電系統包括兩套所述海流能發電機組的水下組件，所述兩套水下組件對稱設置在所述水平支撐杆的兩端部，且兩套所述水下組件均與所述水上組件連接。

進一步改進，所述信號監控機構還包括與所述控制櫃連接的變槳傳感器和發電機傳感器，所述變槳傳感器設置在所述輪轂內部，所述發電機傳感器設置在所述發電機內部。

進一步改進，所述海洋潮流能發電系統還包括水下密封機構，所述水下密封機構包括設置在所述葉片與輪轂之間的旋轉密封、設置在所述輪轂與發電機之間的靜密封，以及設置在所述海纜與水下各連接部件之間的插拔密封接頭。

進一步改進，所述水下組件軸向中心設有空心軸，所述空心軸用於穿過所述控制櫃與變槳機構連接的電纜。

進一步改進，所述葉片為雙葉片或三葉片。

進一步改進，所述發電機採用永磁同步發電機。

採用這樣的設計後，本發明至少具有以下優點：

1、本發明採用固定式海洋潮流能發電系統，且為直驅式風電機組，通過將海流能風電機組分為水下組件和水上組件，安全可靠的實現利用海流能發電；還通過設置海流計，能實時監測海流能的海流方向變化，並根據該變化實時調整偏航方向和變槳方向，高效的保證海流能轉換成電能，並減少電能併網發電的損耗。

2、本發明通過設置變槳傳感器和發電機傳感器，能夠保證發電機組運行的可靠性，該提升機構能保證機組運維的安全性和方便性。

本發明實現了海洋潮流能發電系統總體設計和技術上全面性、可靠性和先進性。

附圖說明

上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本發明作進一步的詳細說明。

圖1是本發明海洋潮流能發電系統的總體結構示意圖；

圖2是本發明海洋潮流能發電系統中直驅型發電機組的結構示意圖。

具體實施方式

參照附圖1和2所示，本實施例海洋潮流能發電系統，包括支撐機構、提升機構、海流能發電機組和信號監控機構。

該支撐機構包括基礎樁3、水平支撐杆4和工作平臺6。該基礎樁3垂直固定於海底，即牢固打入海床以下，支撐整個海洋潮流能發電系統，保證系統的安全。該水平支撐杆4垂直固定在該基礎樁3的水面以下部分，該工作平臺6垂直固定在該基礎樁3的水面以上部分。

該海流能發電機組包括水下組件和水上組件，該水下組件包括依次連接的葉片21、輪轂22、發電機24和偏航機構25。該輪轂22中設有變槳機構26，該偏航機構25設置在該發電機24和水平支撐杆4之間，用於帶動該水下組件相對於水平支撐杆4偏航轉動達180°。

本實施例中該葉片21為雙葉片，當然也可採用三葉片結構。該發電機採用永磁同步發電機。

該水上組件包括通過海纜7與該發電機24連接的變流器8，和通過海纜7與該偏航機構25、變槳機構26和發電機24連接的控制櫃9。該變流器8和控制櫃9均設置在該工作平臺6上，一是為了操作方便，二是電器元件較多，放置在水下如果發生洩漏後果嚴重，提高該發電系統的安全性。

本實施例中該海洋潮流能發電系統包括兩套該海流能發電機組的水下組件，如水下組件1和水下組件2。該兩套水下組件左右對稱的設置在該水平支撐杆4的兩端部，且兩套該水下組件均與該水上組件連接。這樣既能保持水平支撐杆4的受力平衡，又能避開基礎樁3對海流的幹擾進而影響發電機組的發電效率，提高海流捕獲效率。

該提升機構包括提升裝置5和提升控制系統10，該提升裝置5設置在該基礎樁3周圍，其下部與該水平支撐杆4固定連接，其上部與該工作平臺6活動連接；該提升控制系統10設置在該工作平臺6上，用於控制該提升裝置5沿該基礎樁3上下移動。這樣該海流能發電機組的水下組件正常情況下放到海水中運行發電，能在需要時提出海平面維修，方便該系統的運維操作且提升安全性。

該信號監控機構包括與該控制櫃9連接的海流計11，該海流計11設置在該水平支撐杆4上，用於實時監測海流能的海流方向變化。在潮流漲潮、落潮方向發生改變，由海流計11監控得到的信號，通過海纜7傳輸到控制櫃9，控制櫃9發出控制指令到偏航機構25，偏航機構25帶動發電機組適應潮流方向轉動；但有時在沒有開始漲潮、落潮，海流方向也是會發生小範圍變化的，此時通過海流計11監控得到的該信號，控制櫃9發出控制指令通過海纜7、中心軸27到變槳機構26，變槳機構26帶動葉片21進行葉片槳距角90°範圍內調整；當然，也可根據情況控制偏航機構25與變槳機構26同時調整，保證發電機組始終沿著海流方向，提高海流能利用效率。

本實施例中該水下組件軸向中心設有空心軸27，該空心軸27用於穿過該控制櫃9與變槳機構連接的電纜7。

本實施例中該海洋潮流能發電系統還包括水下密封機構，該水下密封機構包括設置在該葉片21與輪轂22之間的旋轉密封41、設置在該輪轂22與發電機之間的靜密封42，以及設置在該海纜7與水下各連接部件之間的插拔密封接頭43。旋轉密封41保證轉動部件之間正常旋轉運動而不產生洩露，靜密封42保證連接部件之間不能洩露海水，插拔密封接頭43既能起到密封作用，又操作方便。

為了進一步提高該發電系統的運維安全性，該信號監控機構還包括與該控制櫃9連接的變槳傳感器51和發電機傳感器52，該變槳傳感器51設置在該輪轂22內部，該發電機傳感器52設置在該發電機24內部。若有海水洩露，變槳傳感器51、發電機傳感器52就會發出報警信號到控制櫃9。必要時啟動提升控制系統10，由提升裝置5把發電機組提出海平面進行檢查維護；當然，該變槳傳感器51、發電機傳感器52還會監控發電機組的其他信號，比如溫度、壓力等信號，在超出預警值時發出報警。

本發明海洋潮流能發電系統正常運行時，海流推動葉片21、輪轂22轉動，葉輪捕獲海水動能，直接帶動發電機轉動，把海水動能轉化為電能，電能由與發電機相接的海纜7傳輸到變流器8，經過變流器8併入電網系統。該海洋潮流能發電系統能發出690v交流電，經變流器8接入升壓站，併網發電。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發明的保護範圍內。