CN206801782U - 一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，包括主浮体、副浮体、风力发电机、光伏发电站、控制系统；风力发电机通过支撑装置设置在主浮体上；光伏发电站设置在副浮体上，副浮体连接到主浮；控制系统包括单片机、转速感应器、液位传感器、浮力调节装置。风速超过安全风速时，单片机根据收集到的转速数据对浮力调节装置进行控制，使风力发电装置下沉从而降低重心，下沉过程也会牵引漂浮式光伏发电装置向中部收缩，聚集在支撑装置旁，提高发电装置的稳定性。风速低于安全风速时，单片机控制风力发电装置上升，从而获得更好风力，同时漂浮式光伏发电装置向外展开，进行光伏发电。
Description
技术领域
本实用新型属于海上漂浮式发电技术领域，具体涉及一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置。
背景技术
海上风能和太阳能资源丰富，与陆地相比空间需求低、视觉污染和噪音污染较小，近年来利用海上清洁能源的技术取得快速发展，例如海上漂浮式风力机和光伏发电技术。但这项技术还处于起步阶段，目前还有许多难点需要解决，如海上漂浮式电站的稳定性问题。
因为与固定式风力机不同，漂浮式风力机浮式基础在海洋环境载荷作用下有一定的六自由度运动，漂浮式基础的微幅运动即可造成风力机的剧烈运动，尤其是在天气条件较为恶劣时。另外海上漂浮式风力电站的叶片桨需要足够大面积并且安置在足够高的位置才能获得足够推力，但这样会使风机的重心较高，降低了稳定性，难以抵抗风浪较大的天气。
漂浮式光伏电站由于波浪作用，产生纵荡，纵摇和垂荡运动会降低光伏电站的使用寿命。虽然可通过足够大的水线面面积来提供足够的分布式浮力，但这样提高了建设成本。
实用新型内容
为了解决海上漂浮式电站在恶劣天气条件的稳定性问题，本实用新型提供一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置。
为了解决上述技术问题，其技术解决方案为：
一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，包括主浮体、风力发电机和控制系统；所述风力发电机通过支撑装置设置在所述主浮体上；所述控制系统包括单片机、转速感应器、液位传感器、浮力调节装置，所述转速感应器、液位传感器、浮力调节装置连接所述单片机；所述转速感应器位于所述风力发电机上，用于测定风速，并将风速传送至单片机，所述液位传感器位于液位以下，用于测定发电装置距水面深度，并将深度传送至单片机，所述浮力调节装置位于所述主浮体内。
进一步，所述风力发电机底部设有光伏电板。
进一步，所述主浮体周围连接有副浮体。
进一步，所述副浮体的数量为六个，均匀分布在所述主浮体周围。
进一步，所述副浮体上设有光伏电板。
进一步，所述光伏电板为六边形。
本实用新型可以根据风机转速大小调节浮力，在风力超过额定风速时，转速传感器将测得转速数据发送至单片机，转速超过安全转速时，单片机发出信号，浮力调节装置工作，降低浮力使漂浮式风力电站下沉，液位传感器收集下沉距离发送至单片机，当电站重心低于浮心时，单片机发出信号，浮力调节装置停止工作。此时海上漂浮式电站抗风浪能力大大加强，因为重心的下降会对纵摇和横摇提供一个扶正力矩和惯性阻力，也可以提供足够的吃水来抵消垂荡运动。
将多个带有光伏发电板的副浮体连接在风力电站的下方，通过副浮体提供的分布式浮力，利用较大的水线面面积提供恢复力矩来达到稳性要求。
风力超过额定风速时，风力电站的下沉会牵引漂浮式光伏发电装置向风力电站集中，从而抑制纵荡，纵摇和垂荡运动，提高漂浮光伏电站的寿命。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型中涉及的单片机控制结构示意图；
图3为本实用新型中涉及的六边形光伏电板的安装位置和结构示意图；
图4a为本实用新型中涉及的风力发电装置下沉、光伏发电装置向中部收缩的示意图；
图4b为本实用新型中涉及的风力发电装置上浮、光伏发电装置向外展开的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，本实用新型提供一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，包括主浮体9、风力发电机1、控制系统、蓄电池8，蓄电池8给控制系统提供电能，风力发电机1通过支撑装置5设置在主浮体9上。
控制系统包括单片机3、转速感应器2、液位传感器7、浮力调节装置10，转速感应器2、液位传感器7、浮力调节装置10连接单片机3。
转速感应器2位于风力发电机1的风机轴承上，用于测定风速，并将风速传送至单片机3，液位传感器7位于液位以下，可安装在支撑装置5上，用于测定风力发电机1距水面深度，并将深度传送至单片机3，浮力调节装置10位于主浮体9内。
转速感应器2为磁阻式转速传感器，型号为SZCB-02（高阻型）。液位传感器7为静压式液位传感器，型号为CBM－2100。
浮力调节装置10主要依靠液压油泵、油囊、液压阀和高压管路组成的液压驱动系统来实现，油囊与外部海水接触，通过管路与液压系统相连。当液压泵通过进油液压阀将液压油注入油囊后会使油囊体积增大，致使发电平台所受浮力逐渐增大而上升；反之，当外部环境压力将油囊里的油通过回油液压阀压回至油箱，油囊体积缩小，测量平台浮力随之减小，直至重力大于浮力，发电平台逐渐下沉。
单片机3根据风速以及深度数据做出判断，决定浮力调节装置10是否工作。在风力超过额定风速时，转速感应器2将测得转速数据发送至单片机3，转速超过安全转速时，单片机3发出信号，浮力调节装置10工作，降低浮力使漂浮式风力电站下沉，液位传感器7收集下沉深度数据，并将深度数据发送至单片机3，当电站重心低于浮心时，单片机3发出信号，浮力调节装置10停止工作。此时漂浮式电站抗风浪能力大大加强，因为重心的下降会对纵摇和横摇提供一个扶正力矩和惯性阻力，也可以提供足够的吃水来抵消垂荡运动。
风力发电机1底部还设有光伏电板4，在进行风力发电的同时还可进行光伏发电。
上述实施例中为了进一步提高漂浮式发电装置的稳定性，主浮体9周围连接有副浮体6。如图3所示，六个副浮体6均匀分布在所述主浮体9周围，且副浮体6上有光伏电板4构成的光伏发电站。风力发电机1底部的光伏电板4为六边形，周围六个副浮体6上的光伏电板4也为六边形，可以稳定漂浮式风力机浮式基础在海洋环境载荷作用下一定的六自由度运动，提高装置抗风浪能力。
当海上天气恶劣，风速超过安全风速时，主浮体9上的风力发电装置和副浮体6上的光伏发电装置稳定性下降，此时单片机3根据收集到的转速数据对浮力调节装置10进行控制，使风力发电装置下沉从而降低重心，下沉过程也会牵引漂浮式光伏发电装置向中部收缩，聚集在支撑装置5旁，参见图4a。
当海上天气良好时，即风速低于安全风速时，单片机3控制风力发电装置上升，从而获得更好风力，同时漂浮式光伏发电装置向外展开，进行光伏发电，参见图4b。
本实用新型所涉及到的方法或软件均为现有技术，不属于本实用新型的创新内容，本实用新型只对硬件进行改进与创新。
Claims (6)
1.一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，其特征在于：包括主浮体（9）、风力发电机（1）和控制系统；所述风力发电机（1）通过支撑装置（5）设置在所述主浮体（9）上；所述控制系统包括单片机（3）、转速感应器（2）、液位传感器（7）、浮力调节装置（10），所述转速感应器（2）、液位传感器（7）、浮力调节装置（10）连接所述单片机（3）；所述转速感应器（2）位于所述风力发电机（1）上，所述液位传感器（7）位于液面以下，所述浮力调节装置（10）位于所述主浮体（9）内。
2.根据权利要求1所述的一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，其特征在于：所述风力发电机（1）底部设有光伏电板（4）。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，其特征在于：所述主浮体（9）周围连接有副浮体（6）。
4.根据权利要求3所述的一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，其特征在于：所述副浮体（6）的数量为六个，均匀分布在所述主浮体（9）周围。
5.根据权利要求4所述的一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，其特征在于：所述副浮体（6）上设有光伏电板（4）。
6.根据权利要求2或5所述的一种抗风浪海上漂浮式综合发电装置，其特征在于：所述光伏电板（4）的形状为六边形结构。
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