本發(fā)明涉及新能源發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種波浪能與風(fēng)能互補的發(fā)電機(jī)組。

背景技術(shù)：

隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源與環(huán)境危機(jī)日益加劇，全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)、環(huán)境污染和氣候變暖也逐步引起了人類的廣泛關(guān)注。世界各國紛紛將目光轉(zhuǎn)向取之不盡用之不竭的清潔能源。其中，風(fēng)能及海洋波浪能由于其儲量豐富、無污染等，近年來受到越來越多的關(guān)注，被逐步應(yīng)用于新能源發(fā)電領(lǐng)域。

風(fēng)能與波浪能發(fā)電技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景，以我國沿海區(qū)域為例，該區(qū)域雖然分布著眾多適宜居住或有重大經(jīng)濟(jì)價值的島嶼，但受地理和自然環(huán)境所限，這些島嶼遠(yuǎn)離電網(wǎng)，電力供應(yīng)問題直接影響了海島經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。目前這些區(qū)域通常采用柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行電力供應(yīng)，但這種供電方式不但成本高，而且對環(huán)境的污染非常嚴(yán)重。因此，柴油發(fā)電僅僅可以作為一種應(yīng)急發(fā)電裝置，要徹底解決島嶼的供電問題，只能依賴當(dāng)?shù)氐呢S富的綠色清潔能源。風(fēng)能和海洋波浪能在沿海島嶼具有蘊藏量豐富、可再生、分布廣、無污染等特點，風(fēng)能和波浪能發(fā)電技術(shù)是解決沿海島嶼電力獨立供應(yīng)的有效途徑，對解決島嶼居民生活用電、海島深度開發(fā)、建設(shè)生態(tài)海島等具有十分重要的意義。

雖然風(fēng)力發(fā)電和波浪發(fā)電都是較為成熟的技術(shù)，但依然存在不足之處，主要表現(xiàn)為：單獨的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)或者波浪發(fā)電系統(tǒng)都有地區(qū)限制；低風(fēng)速與小波浪幅度的情況下工作效率較低甚至無法正常工作，因而造成了大量風(fēng)能或波浪能的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的在于提供一種傳動靈活、可靠性高、風(fēng)能與波浪能互補的液壓型風(fēng)浪互補發(fā)電機(jī)組。

為實現(xiàn)上述目的，采用了以下技術(shù)方案：本發(fā)明所述發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)、定量泵、浮子、浮子缸、第一單向閥、第二單向閥、第三單向閥、第四單向閥、泵/馬達(dá)、蓄能器、變量馬達(dá)、發(fā)電機(jī)、第五單向閥、第六單向閥、溢流閥、補油泵、補油泵電機(jī)、補油油箱、第一安全閥、第二安全閥、泄油油箱、高壓管路和低壓管路；

風(fēng)力機(jī)與定量泵同軸連接，捕獲風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為液壓能，組成風(fēng)能捕獲裝置；定量泵的高壓口通過高壓管路分別與第五單向閥出油口、第一安全閥一端、第一單向閥出油口、第四單向閥出油口、變量馬達(dá)吸油口連接；

定量泵的低壓口通過低壓管路分別與第六單向閥出油口、第二安全閥一端、第二單向閥進(jìn)油口、第三單向閥進(jìn)油口、泵/馬達(dá)吸油口、變量馬達(dá)壓油口連接；

補油泵電機(jī)與補油泵同軸連接，補油泵吸油口與補油油箱相連，補油泵壓油口分別連接第五單向閥進(jìn)油口、第六單向閥進(jìn)油口、溢流閥一端，溢流閥另一端與補油油箱相連；

第一安全閥另一端分別與泄油油箱、第二安全閥的另一端相連；

第一單向閥進(jìn)油口與第二單向閥出油口相連，再一起連接到浮子缸的無桿腔，第四單向閥進(jìn)油口與第三單向閥出油口相連，再一起連接到浮子缸的有桿腔；浮子缸內(nèi)安裝活塞，活塞通過缸桿與浮子連接，浮子與浮子缸組成波浪能捕獲裝置；

變量馬達(dá)與泵/馬達(dá)和發(fā)電機(jī)同軸串聯(lián)，變量馬達(dá)位于泵/馬達(dá)和發(fā)電機(jī)中間，變量馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連接組成發(fā)電裝置；泵/馬達(dá)的高壓口與蓄能器連接組成儲能裝置。

工作過程大致如下：

風(fēng)能驅(qū)動風(fēng)力機(jī)帶動定量泵同步轉(zhuǎn)動，定量泵輸出高壓油到變量馬達(dá)，實現(xiàn)風(fēng)能的捕獲、轉(zhuǎn)化與傳輸；波浪能驅(qū)動浮子帶動浮子缸的缸桿上下往復(fù)移動，通過整流板的整流后，輸出高壓油到變量馬達(dá)，實現(xiàn)波浪能的捕獲、轉(zhuǎn)化與傳輸；上述高壓油匯流后共同驅(qū)動變量馬達(dá)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動泵/馬達(dá)泵并帶動發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電，整個過程中通過控制變量馬達(dá)確保發(fā)電機(jī)的穩(wěn)速輸出，保證與發(fā)電機(jī)并/離網(wǎng)發(fā)電。

當(dāng)風(fēng)速或波浪較大時，機(jī)組產(chǎn)生剩余能量，儲能裝置中泵/馬達(dá)處于泵工況，輸出高壓油至蓄能器，即可將機(jī)組中剩余能量以液壓能的形式存儲在蓄能器中；當(dāng)風(fēng)速或波浪較小時，機(jī)組能量匱乏，儲能裝置中泵/馬達(dá)處于馬達(dá)工況，蓄能器輸出高壓油驅(qū)動泵/馬達(dá)，將蓄能器存儲的液壓能以機(jī)械能的形式釋放，與變量馬達(dá)一起驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電。儲能裝置的作用是將變量馬達(dá)輸出的機(jī)械能與蓄能器中油液的液壓能之間進(jìn)行實時轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)系統(tǒng)中能量的存儲和釋放，進(jìn)而確保機(jī)組輸出能量的均勻和平滑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、采用液壓傳動形式，實現(xiàn)風(fēng)能與波浪能的互補發(fā)電，避免了單一能源的區(qū)域限制及工作效率問題，有效地提高了能量的利用效率，拓寬了該機(jī)組的應(yīng)用領(lǐng)域；

2、通過儲能裝置對機(jī)組能量進(jìn)行實時存儲和釋放，起到“削峰填谷”的作用，保證發(fā)電機(jī)輸出功率的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)布置簡圖。

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖。

圖3是本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)化圖。

附圖標(biāo)號：1為風(fēng)力機(jī)、2為定量泵、3為浮子、4為浮子缸、5-1為第一單向閥、5-2為第二單向閥、5-3為第三單向閥、5-4為第四單向閥、6為泵/馬達(dá)、7為蓄能器、8為變量馬達(dá)、9為發(fā)電機(jī)、10為第五單向閥、11為第六單向閥、12為溢流閥、13為補油泵、14為補油泵電機(jī)、15為補油油箱、16為第一安全閥、17為第二安全閥、18為泄油油箱、19為高壓管路、20為低壓管路、A為海面工作浮臺、B為機(jī)艙、C為塔筒。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明所述發(fā)電機(jī)組包括風(fēng)力機(jī)1、定量泵2、浮子3、浮子缸4、第一單向閥5-1、第二單向閥5-2、第三單向閥5-3、第四單向閥5-4、泵/馬達(dá)6、蓄能器7、變量馬達(dá)8、發(fā)電機(jī)9、第五單向閥10、第六單向閥11、溢流閥12、補油泵13、補油泵電機(jī)14、補油油箱15、第一安全閥16、第二安全閥17、泄油油箱18、高壓管路19和低壓管路20。

風(fēng)力機(jī)與定量泵同軸連接，捕獲風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為液壓能，組成風(fēng)能捕獲裝置；定量泵的高壓口通過高壓管路分別與第五單向閥出油口、第一安全閥一端、第一單向閥出油口、第四單向閥出油口、變量馬達(dá)吸油口連接；定量泵的低壓口通過低壓管路分別與第六單向閥出油口、第二安全閥一端、第二單向閥進(jìn)油口、第三單向閥進(jìn)油口、泵/馬達(dá)吸油口、變量馬達(dá)壓油口連接；補油泵電機(jī)與補油泵同軸連接，補油泵吸油口與補油油箱相連，補油泵壓油口分別連接第五單向閥進(jìn)油口、第六單向閥進(jìn)油口、溢流閥一端，溢流閥另一端與補油油箱相連；第一安全閥另一端分別與泄油油箱、第二安全閥的另一端相連；第一單向閥進(jìn)油口與第二單向閥出油口相連，再一起連接到浮子缸的無桿腔，第四單向閥進(jìn)油口與第三單向閥出油口相連，再一起連接到浮子缸的有桿腔；浮子缸內(nèi)安裝活塞，活塞通過缸桿與浮子連接，浮子與浮子缸組成波浪能捕獲裝置；變量馬達(dá)與泵/馬達(dá)和發(fā)電機(jī)同軸串聯(lián)，變量馬達(dá)位于泵/馬達(dá)和發(fā)電機(jī)中間，變量馬達(dá)與發(fā)電機(jī)連接組成發(fā)電裝置；泵/馬達(dá)的高壓口與蓄能器連接組成儲能裝置。

圖1中，浮子與浮子缸位于海面工作浮臺A以下，其余部分均安裝與海面工作浮臺A以上；風(fēng)力機(jī)與定量泵安裝于機(jī)艙B上，液壓管路通過塔筒C連接定量泵與變量馬達(dá)，構(gòu)成閉式容積調(diào)速回路。

風(fēng)力機(jī)與定量泵捕獲風(fēng)能并轉(zhuǎn)化為液壓能；定量泵高壓口通過高壓管路與變量馬達(dá)吸油口相連，變量馬達(dá)壓油口通過低壓管路與定量泵低壓口相連，構(gòu)成閉式容積調(diào)速回路；浮子與浮子缸剛性連接捕獲波浪能并轉(zhuǎn)化為液壓能；補油泵電機(jī)與補油泵連接，補油泵吸油口與補油油箱相連，補油泵壓油口分別連接第五單向閥和第六單向閥進(jìn)油口，第五單向閥出油口連接到高壓管路，第六單向閥出油口連接到低壓管路，進(jìn)而通過液壓管路為系統(tǒng)補油；溢流閥跨接在補油泵壓油口與補油油箱之間；第一安全閥跨接在高壓管路與泄油油箱之間，第二安全閥跨接在低壓管路與泄油油箱之間，其作用是分別防止高壓管路和低壓管路壓力過載，起安全保護(hù)作用。

圖3是本發(fā)明的能量轉(zhuǎn)化圖。風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由液壓傳動部分的定量泵將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，液壓能經(jīng)過液壓管路傳遞至變量馬達(dá)；浮子將波浪能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，由液壓傳動部分的浮子缸將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能，液壓能經(jīng)過液壓管路傳遞至變量馬達(dá)；變量馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，一方面帶動儲能裝置的泵/馬達(dá)轉(zhuǎn)動進(jìn)行能量存儲和釋放，另一方面帶動發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，實現(xiàn)并/離網(wǎng)發(fā)電。

以上所述的實施例僅僅是對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本發(fā)明的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本發(fā)明設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對本發(fā)明的技術(shù)方案做出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本發(fā)明權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。