一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及海上風電和海洋波浪能發電技術領域，具體涉及一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構。
【背景技術】
[0002]目前，海上風電技術已經日益成熟，我國已開始建造海上風電場。海上風電場選址要求一定的風速和較強的風力，由于波浪能的產生本身來自于風力，所以海上風電場同時也是波浪能資源富集的場所。把海上風電的開發同波浪能資源的利用結合在一起，可以有效地擴充海上電廠的發電能力，提高海上電廠的整體經濟性。
[0003]波浪能發電的技術形式多種多樣，但是每種技術都有自己的特點和適用范圍。例如筏式發電裝置單機功率較大但是需要布置在深海(40米以上)；牡蠣式發電裝置的發電設備在陸上，通過液壓管道傳遞能量，所以要求距離海岸近(Ikm內)。而傳統的點浮式發電裝置使用直線發電機，成本昂貴。
[0004]目前，海上風電機組的支撐結構多為固定基礎，分為粧基礎結構，導管架基礎結構，重力式結構，負壓桶式結構。固定基礎適應的水深只限在30m左右，而在水深60-900米處的海上風力資源達到1533GW。為了更充分利用風力資源，人們提出了浮式基礎的風電裝置，浮式基礎的缺點在于受到海浪影響，裝置整體的穩定性差。
【發明內容】
[0005]為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在于提供一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，裝置整體的穩定性好，降低發電成本。
[0006]為達到上述目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0007]—種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，包括由海上發電風機I和海上風電平臺支撐體2連接組成的海上風電裝置，海上風電平臺支撐體2穿過上平臺3與下平臺6連接，上平臺3和下平臺6之間等角度排列至少三組液壓缸4，每組液壓缸4的兩端分別鉸接在上平臺3與下平臺6上，液壓缸4與下平臺6上的波浪能發電裝置5相連，海上發電風機I與波液換能裝置5發出的電經發電裝置控制系統調節后通過輸電線8投入陸上電網，下平臺6通過系泊錨鏈7固定。
[0008]所述的波浪能發電裝置5包括閥塊5-3，液壓缸4的油路接口通過閥塊5-3控制，閥塊5-3的高壓油路和蓄能器5-4聯通，閥塊5-3的低壓油路通過過濾器5-6和油箱5_5聯通，與發電機5-7連接的變量液壓馬達5-2分別和蓄能器5-4、油箱5-5聯通。
[0009]所述的發電裝置控制系統包括兩組以上的關節控制卡15，關節控制卡15和快速路由器11的第一輸入/輸出連接，快速路由器11的第二輸入/輸出和風機控制卡12連接，快速路由器11的第三輸入/輸出通過環境控制卡13和變壓器控制卡14連接，快速路由器11的第四輸入/輸出和工控機10連接，工控機10和岸上控制單元9連接。
[0010]所述的關節控制板卡15與快速路由器11通過網路協議溝通，風機控制卡12及關節控制卡15均為FPGA實時控制板卡，控制周期短，在4-10ms內完成信號輸入，計算和輸出的控制過程。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有如下優點:
[0012]1、將海上風電同波浪能發電裝置相結合，共用海上風電平臺，不但提高了裝置的整體發電功率，增加了發電量和有效工作小時數，而且降低了投資成本。
[0013]2、浮式基礎與固定基礎相比，不需要在水面下固定，在發同等功率電的條件下，降低了生產成本。
[0014]3、浮式基礎的海上風電與海洋波浪能聯合發電裝置與固定基礎裝置相比，適用范圍更廣，可以充分利用近遠海的海洋風能和波浪能資源。
[0015]4、與傳統波浪能發電裝置相比，由于波浪能發電裝置放置于海面之上，對密封盒防腐的要求降低，同時方便了維護。
[0016]5、波浪能發電裝置的實時控制系統，可以根據即時的海況來改變波液換能裝置的參數、輸入和輸出，通過對各種閥門開度和聯通的控制，有效地提高發電效率。
[0017]6、液壓缸4在海浪的作用下做阻尼運動，可以吸收海浪對發電平臺的沖擊，保證上平臺3和下平臺6的穩定。
【附圖說明】
[0018]圖1為本實用新型的結構示意圖。
[0019]圖2為波浪能發電裝置5的結構示意圖。
[0020]圖3為海上風能與海洋波浪能聯合發電裝置控制系統示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本實用新型作更詳細的說明。
[0022]參照圖1，一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，包括由海上發電風機I和海上風電平臺支撐體2連接組成的海上風電裝置，海上風電平臺支撐體2穿過上平臺3與下平臺6連接，上平臺3和下平臺6之間等角度排列至少三組液壓缸4，每組液壓缸4的兩端分別鉸接在上平臺3與下平臺6上，液壓缸4與下平臺6上的波浪能發電裝置5相連，海上發電風機I與波浪能發電裝置5發出的電經發電裝置控制系統調節后通過輸電線8投入陸上電網，下平臺6通過系泊錨鏈7固定。
[0023]參照圖2，所述的波浪能發電裝置5包括閥塊5-3，液壓缸4的油路接口通過閥塊5-3控制，閥塊5-3的高壓油路和蓄能器5-4聯通，閥塊5-3的低壓油路通過過濾器5_6和油箱5-5聯通，與發電機5-7連接的變量液壓馬達5-2分別和蓄能器5-4、油箱5_5聯通。
[0024]參照圖3，所述的發電裝置控制系統包括兩組以上的關節控制卡15，關節控制卡15和快速路由器11的第一輸入/輸出連接，快速路由器11的第二輸入/輸出和風機控制卡12連接，快速路由器11的第三輸入/輸出通過環境控制卡13和變壓器控制卡14連接，快速路由器11的第四輸入/輸出和工控機10連接，工控機10和岸上控制單元9連接。
[0025]所述的關節控制板卡15與快速路由器11通過網路協議溝通，風機控制卡12及關節控制卡15均為FPGA實時控制板卡，控制周期短，在4-10ms內完成信號輸入，計算和輸出的控制過程。
[0026]本實用新型的工作原理為:
[0027]—方面，發電風機I在風力的推動下做旋轉運動，將風力裝換為機械能，驅動發電機5-7發電；另一方面，上平臺3與下平臺6在波浪的作用下產生相對運動，把波浪能轉換為液壓缸4往復運動的機械能，液壓缸4運動過程中，通過控制閥塊5-3，保證將液壓缸4的壓縮腔室輸出的高壓油送入高壓油路中，同時低壓腔室不斷地從油箱5-5中吸收低壓油，高壓油源源不斷地通過高壓油路送入蓄能器5-4中，蓄能器5-4接受的為不連續且大小變化的不穩定液壓能，輸出時通過閥塊5-3控制節流，變為平滑穩定的液壓能；蓄能器5-4輸出的高壓油通過變量液壓馬達5-2將液壓能轉化為旋轉運動的機械能，驅動發電機5-7將機械能轉化為電能。
[0028]波浪能發電裝置5的控制策略如下:波浪能發電裝置5的關節控制板卡15實時控制波浪換能裝置的動作對不同的波浪做出反應，環境控制卡13和多個傳感器相連接受周邊環境的信息并做出反應，當環境極為惡劣時控制變壓器控制卡14實現整個系統的停機和啟動以保護裝置，快速路由器11通過網絡協議和各控制板卡連接，工控機10接收板快速路由器11從各板卡傳遞來的信號和岸上控制單元9發來的信號根據實際情況作出各種控制命令，下達給各關節控制卡15。
【主權項】
1.一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，包括由海上發電風機(I)和海上風電平臺支撐體(2)連接組成的海上風電裝置，其特征在于:海上風電平臺支撐體(2)穿過上平臺(3)與下平臺(6)連接，上平臺(3)和下平臺(6)之間等角度排列至少三組液壓缸(4)，每組液壓缸⑷的兩端分別鉸接在上平臺⑶與下平臺(6)上，液壓缸⑷與下平臺(6)上的波浪能發電裝置(5)相連，海上發電風機(I)與波液換能裝置(5)發出的電經發電裝置控制系統調節后通過輸電線(8)投入陸上電網，下平臺(6)通過系泊錨鏈(7)固定。2.根據權利要求1所述的一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，其特征在于:所述的波浪能發電裝置(5)包括閥塊(5-3)，液壓缸(4)的油路接口通過閥塊(5-3)控制，閥塊(5-3)的高壓油路和蓄能器(5-4)聯通，閥塊(5-3)的低壓油路通過過濾器(5-6)和油箱(5-5)聯通，與發電機(5-7)連接的變量液壓馬達(5-2)分別和蓄能器(5-4)、油箱(5-5)聯通。3.根據權利要求1所述的一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，其特征在于:所述的發電裝置控制系統包括兩組以上的關節控制卡(15)，關節控制卡(15)和快速路由器(11)的第一輸入/輸出連接，快速路由器(11)的第二輸入/輸出和風機控制卡(12)連接，快速路由器(11)的第三輸入/輸出通過環境控制卡(13)和變壓器控制卡(14)連接，快速路由器(11)的第四輸入/輸出和工控機(10)連接，工控機(10)和岸上控制單元(9)連接。4.根據權利要求3所述的一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，其特征在于:所述的關節控制板卡(15)與快速路由器(11)通過網路協議溝通，風機控制卡(12)及關節控制卡(15)均為FPGA實時控制板卡，控制周期短，在4-10ms內完成信號輸入，計算和輸出的控制過程。
【專利摘要】一種海上風電與海洋波浪能聯合發電結構，包括由海上發電風機和海上風電平臺支撐體連接組成的海上風電裝置，海上風電平臺支撐體穿過上平臺與下平臺連接，上平臺和下平臺之間等角度排列至少三組液壓缸，每組液壓缸的兩端分別鉸接在上平臺與下平臺上，液壓缸與下平臺上的波浪能發電裝置相連，海上發電風機與波液換能裝置發出的電經發電裝置控制系統調節后通過海底電纜投入陸上電網，下平臺通過系泊錨鏈固定，本實用新型充分利用海上資源，提高海上風電場的整體經濟性，降低波浪能發電的成本。
【IPC分類】F03B13/18, B63B35/44, F03D9/00
【公開號】CN204900156
【申請號】CN201520543277
【發明人】田仲偉
【申請人】中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年7月24日