專利名稱：風力洋流雙效發(fā)電裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種風力發(fā)電和洋流發(fā)電并存的發(fā)電設備。
背景技術：
近年來，隨著風電技術的發(fā)展和機組性能逐步改進和提高，風電機組越來越經(jīng)濟和高效，單機容量也不斷增大，在相同的裝機容量下逐步減少了機組數(shù)量和占地面積，大大節(jié)省了基礎設施的投資。然而隨著風電產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展，陸地風場的開發(fā)已日趨飽和。而且隨著風電機組單機容量逐漸增大，機組各部件的長度和重量也不斷增大，這大大增加了機組運輸和安裝難度和成本。相比而言，海上風場(離岸型風場)具有風速高、湍流度低、風切變小等優(yōu)點，同等額定功率下離岸型風機的葉片直徑更大、額定風速低、輪轂高度低(塔筒高度低)和葉尖速比高的特點，這能大大提高機組發(fā)電量并延長機組的使用壽命。目前世界各國海上風電正在蓬勃發(fā)展，我國也已規(guī)劃了千萬千瓦級海上風場。然而與陸上風電相比，由于海纜、基礎以及風機吊裝的施工難度大，海上機組的單位造價也比較高，海上風場建設的經(jīng)濟性和效益有待考驗。為充分利用所鋪設的海底電纜、海上基礎，降低海上風機單位千瓦的造價，提高海上風場的經(jīng)濟性并降低海上風場的投資風險，可通過以下途徑改善1)繼續(xù)提高海上風機的單機容量然而受風力發(fā)電機配套件 (如葉片、齒輪箱等部件)的技術發(fā)展的限制，目前世界各大可行的海上機組只能達到6 7MW，且仍處于設計開發(fā)、樣機試制、樣機實驗階段，不具備大規(guī)模開發(fā)的條件。2)通過其它可再生能源形式補充，例如比較成熟的海洋潮汐洋流發(fā)電形式作為風力發(fā)電的補充。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種風力洋流雙效發(fā)電裝置，由于在風力發(fā)電和洋流發(fā)電中均需要海底電纜施工和基礎施工，而兩者結合的發(fā)電系統(tǒng)能充分整合這兩部分施工，因此海上風力發(fā)電和洋流發(fā)電的結合可降低每千瓦上網(wǎng)電量的成本。本發(fā)明的次要目的在于提供一種風力洋流雙效發(fā)電裝置，在不增加海上風電機組單機容量和整體施工量的前提下，可提供一種風力發(fā)電和洋流風電相結合的新能源方案；本發(fā)明的再次要目的在于提供一種風力洋流雙效發(fā)電裝置，通過風力發(fā)電機的 “變槳”、“偏航”動作，可實現(xiàn)比現(xiàn)有技術條件下海上風力發(fā)電場更佳的發(fā)電效益。為達上述目的，本發(fā)明一種風力洋流雙效發(fā)電裝置，其包括基礎，固定在海床上；風力發(fā)電機，連接在海平面上方的基礎上，所述風力發(fā)電機具有塔筒、機艙、輪轂和葉片，所述塔筒的下端與基礎連接，塔筒的頂端安裝機艙，機艙外安裝有輪轂，輪轂上安裝有葉片；以及洋流發(fā)電機，連接在海平面下方的基礎上，其具有至少一組洋流葉片；其中，所述的風力發(fā)電機和洋流發(fā)電機均通過安裝在塔筒內(nèi)部的變壓器升壓后經(jīng)海底電纜輸送至升壓站后并入國家電網(wǎng)。
所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其中，在基礎上還安裝有卷揚系統(tǒng)，該卷揚系統(tǒng)用于提升洋流發(fā)電機。所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其中，所述風力發(fā)電機為大功率并網(wǎng)型風力發(fā)電機。所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其中，風力發(fā)電機的每片葉片的攻角能夠改變。所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其中，洋流發(fā)電機的每片洋流葉片的攻角能夠改變。所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其中，風力發(fā)電機的機艙與塔筒的連接部位設有相對滑動裝置。所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其中，風力發(fā)電機的機艙內(nèi)部設置有PLC和偏航驅(qū)動裝置，機艙外部設置有測風設備。所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其中，所述的基礎是單樁式、多樁式或沉箱式結構。本發(fā)明的有益技術效果在于1)由于在風力發(fā)電和洋流發(fā)電中均需要海底電纜施工和基礎施工，而兩者結合的發(fā)電系統(tǒng)能充分整合這兩部分施工，因此海上風力發(fā)電和洋流發(fā)電的結合降低了每千瓦上網(wǎng)電量的成本。2)實現(xiàn)了在不增加海上風電機組單機容量和整體施工量的前提下，提供了一種風力發(fā)電和洋流風電相結合的新能源方案；3)通過風力發(fā)電機的“變槳”、“偏航”動作，實現(xiàn)了比現(xiàn)有技術條件下海上風力發(fā)電場更佳的發(fā)電效益。


圖1為本發(fā)明一個實施例的結構示意圖；圖2為本發(fā)明中將洋流發(fā)電機提出水面的示意圖；圖3為本發(fā)明中海底電纜的示意圖；圖4為本發(fā)明另一個實施例的結構示意圖。附圖標記說明1-風力發(fā)電機；2-洋流發(fā)電機；10-海床；11-基礎；12-塔筒； 13-機艙；14-輪轂；15-葉片；20-海平面；21-洋流葉片；3-變壓器；4-海底電纜；5-卷揚系統(tǒng)。
具體實施例方式有關本發(fā)明為達到上述的使用目的與功效及所采用的技術手段，現(xiàn)舉出較佳可行的實施例，并配合圖式所示，詳述如下如圖1所示，為本發(fā)明的一個實施例，其中本發(fā)明風力洋流雙效發(fā)電裝置包括風力發(fā)電機1和洋流發(fā)電機2。所述雙效發(fā)電裝置的基礎11固定在海床10上，所述的基礎 11可以是單樁式、多樁式或沉箱式的結構。采用單/多樁式基礎11時，樁插入海床10后在樁內(nèi)部灌注混凝土實現(xiàn)整個發(fā)電系統(tǒng)的固定；采用沉箱式基礎11時，沉箱插入海床10后可抽出沉箱內(nèi)的水、淤泥和空氣，利用負壓將基礎11固定于海床10上。
基礎11在海平面20的上方連接有所述風力發(fā)電機1，所述風力發(fā)電機1包括有塔筒12、機艙13、輪轂14和葉片15。所述塔筒12的下端與基礎11連接，塔筒12的頂端安裝機艙13。 機艙13與塔筒12的連接部位設有相對滑動裝置，比如在機艙13和塔筒12的連接處可設置軸承(圖中未示)，軸承內(nèi)圈和軸承外圈分別與機艙13和塔筒12連接實現(xiàn)二者的相對滑動。機艙13內(nèi)部設置有PLCO^ogrammable logicController，可編程邏輯控制器) 和偏航驅(qū)動裝置，所述驅(qū)動電機用于驅(qū)動齒輪旋轉(zhuǎn)后帶動軸承的齒圈轉(zhuǎn)動從而實現(xiàn)機艙13 相對塔筒12的轉(zhuǎn)動，而機艙13外部則設置有測風設備。所述的測風設備測得的風向數(shù)據(jù)由機艙13內(nèi)部的PLC接收，該PLC根據(jù)測風信號計算偏航角度后由偏航驅(qū)動裝置驅(qū)動機艙 13偏航，使得機艙13能夠根據(jù)風向的變化而相對于塔筒12轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)自動回轉(zhuǎn)對風功能。機艙13外安裝有輪轂14，輪轂14上分布有嵌槽供葉片15安裝，每片葉片15相對于輪轂14的角度可以改變，通過改變?nèi)~片15的攻角從而改變?nèi)~片轉(zhuǎn)化能量的效率。在本發(fā)明中，葉片15的攻角可變這一特點可簡稱為“變槳”;而所述的機艙13能根據(jù)風向的變化自動回轉(zhuǎn)對風，這一特點可簡稱為“偏航”。本發(fā)明所采用的風力發(fā)電機1為大功率并網(wǎng)型風力發(fā)電機。基礎11在海平面的下方連接有洋流發(fā)電機2，所述洋流發(fā)電機2主要包括兩組洋流葉片21，所述的洋流葉片21也可以調(diào)整其洋流葉片21的攻角使其改變轉(zhuǎn)化能量的效率。 洋流葉片21的基座在洋流發(fā)電機在發(fā)電時固定在基礎11上，即在發(fā)電時不可繞基礎11旋轉(zhuǎn)，這是由于現(xiàn)有的洋流發(fā)電機2在發(fā)電時能夠繞基礎旋轉(zhuǎn)，但該功能在海水環(huán)境下實現(xiàn)成本較高，而且回轉(zhuǎn)系統(tǒng)比較容易被腐蝕，不大實用。此外，如圖2所示，在基礎11上還安裝有卷揚系統(tǒng)5，所述卷揚系統(tǒng)5可以提升洋流發(fā)電機2，主要目的是實現(xiàn)洋流發(fā)電機2運行維護時可提出水面方便及更換配件。再如圖3所示，本發(fā)明的風力洋流雙效發(fā)電裝置需要并網(wǎng)的風電系統(tǒng)，風力發(fā)電機1和洋流發(fā)電機2均通過安裝在塔筒12內(nèi)部的變壓器3升壓后經(jīng)海底電纜4輸送至升壓站6后并入國家電網(wǎng)7。如圖4所示，為本發(fā)明另一個實施例，其與本發(fā)明前述實施例的區(qū)別僅在于，所述的洋流發(fā)電機2，僅包括有一組洋流葉片21，這適用于用電需求較小的情況。由上述可知，海上風力發(fā)電和洋流發(fā)電的結合降低了每千瓦上網(wǎng)電量的成本，主要就是海底電纜施工和基礎施工在風力發(fā)電和洋流發(fā)電中均需要，而兩者結合的發(fā)電系統(tǒng)能充分整合這兩部分施工；實現(xiàn)了在基本不增加海上風電機組單機容量和整體施工量的前提下，提供了一種風力發(fā)電和洋流風電相結合的新能源方案；通過風力發(fā)電機的“變槳”、 “偏航”動作，實現(xiàn)了比現(xiàn)有技術條件下海上風力發(fā)電場更佳的發(fā)電效益。唯上所述，僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，當不能以此限定本發(fā)明實施的范圍，故舉凡數(shù)值的變更或等效組件的置換，或依本發(fā)明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，都應仍屬本發(fā)明專利涵蓋的范疇。
權利要求
1.一種風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，包括基礎，固定在海床上；風力發(fā)電機，連接在海平面上方的基礎上，所述風力發(fā)電機具有塔筒、機艙、輪轂和葉片，所述塔筒的下端與基礎連接，塔筒的頂端安裝機艙，機艙外安裝有輪轂，輪轂上安裝有葉片；以及洋流發(fā)電機，連接在海平面下方的基礎上，其具有至少一組洋流葉片；其中，所述的風力發(fā)電機和洋流發(fā)電機均通過安裝在塔筒內(nèi)部的變壓器升壓后經(jīng)海底電纜輸送至升壓站后并入國家電網(wǎng)。
2.根據(jù)權利要求1所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，在基礎上還安裝有卷揚系統(tǒng)，該卷揚系統(tǒng)用于提升洋流發(fā)電機。
3.根據(jù)權利要求1所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，所述風力發(fā)電機為大功率并網(wǎng)型風力發(fā)電機。
4.根據(jù)權利要求1所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，風力發(fā)電機的每片葉片的攻角能夠改變。
5.根據(jù)權利要求1所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，洋流發(fā)電機的每片洋流葉片的攻角能夠改變。
6.根據(jù)權利要求1所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，風力發(fā)電機的機艙與塔筒的連接部位設有相對滑動裝置。
7.根據(jù)權利要求1所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，風力發(fā)電機的機艙內(nèi)部設置有PLC和偏航驅(qū)動裝置，機艙外部設置有測風設備。
8.根據(jù)權利要求1所述的風力洋流雙效發(fā)電裝置，其特征在于，所述的基礎是單樁式、 多樁式或沉箱式結構。
全文摘要
一種風力洋流雙效發(fā)電裝置，包括基礎，固定在海床上；風力發(fā)電機，連接在海平面上方的基礎上，所述風力發(fā)電機具有塔筒、機艙、輪轂和葉片，所述塔筒的下端與基礎連接，塔筒的頂端安裝機艙，機艙外安裝有輪轂，輪轂上安裝有葉片；以及洋流發(fā)電機，連接在海平面下方的基礎上，其具有至少一組洋流葉片；其中，所述的風力發(fā)電機和洋流發(fā)電機均通過安裝在塔筒內(nèi)部的變壓器升壓后經(jīng)海底電纜輸送至升壓站后并入國家電網(wǎng)。由于在風力發(fā)電和洋流發(fā)電中均需要海底電纜施工和基礎施工，而兩者結合的發(fā)電系統(tǒng)能充分整合這兩部分施工，因此海上風力發(fā)電和洋流發(fā)電的結合可降低每千瓦上網(wǎng)電量的成本。
文檔編號E02D27/44GK102251928SQ20101018502
公開日2011年11月23日 申請日期2010年5月21日 優(yōu)先權日2010年5月21日
發(fā)明者劉作輝, 姚利斌, 黎焱 申請人:華銳風電科技(集團)股份有限公司