自適應集風式水上風力發(fā)電站的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及風力發(fā)電技術領域，尤其是一種采用漂浮式水上平臺作為集風裝置和風力發(fā)電機組載體的自適應集風式水上風力發(fā)電站。
【背景技術】
[0002]目前，人類利用能源的方式面臨轉型升級，特別是我國以燃煤為主的發(fā)電方式迫切需要用清潔能源取代。海洋能屬于清潔能源，主要包括風能、波浪能、太陽能和海流能等，海洋能在海洋總水體中的蘊藏量巨大，而單位體積、單位面積所擁有的能量較小。也就是說，要想得到更多能量，就得從大面積海面或大量的海水中獲得。海洋能具有可再生性，可以說取之不盡，用之不竭。
[0003]海洋占地球表面的70%，是最大的太陽能和風能吸收器，風能量傳遞速率和風速有關，也和風與水相互作用的距離有關。海洋的波浪能儲量巨大，在每平方公里的海面上，運動著的海浪蘊藏約30萬千瓦的能量，全球可供開發(fā)的波浪能約30億千瓦。
[0004]據(jù)研宄報告，中國海域上空的風速估計常年在7米/秒以上，即風能功率密度在每平方米200瓦以上，離岸越運，風能功率密度越高，總風能資源非?？捎^。在上海向東150公里的海域，年平均波浪高度在2米以上，由此推算，那里70米高上空年平均風能功率密度在每平方米六百瓦左右?？偟膩碚f，中國海域的風能和波浪能資源非常豐富，具有商業(yè)開發(fā)價值。
[0005]目前，風能發(fā)電裝置和波浪能發(fā)電裝置可謂五花八門。風力發(fā)電機組有水平軸和垂直軸之分，水平軸風力發(fā)電機組發(fā)電效率較高，通常需要安裝在高空中，以獲得更大的風能功率密度。但是，海上風力發(fā)電機組的安裝和維護難度較大，成本較高。
[0006]波浪能發(fā)電裝置無非是利用波浪運動的位能差、往復力、浮力產生動力，主要的利用方法有三種:1.利用海洋波浪推動轉換裝置上下運動帶動發(fā)電機發(fā)電；2.利用海洋波浪推動轉換裝置前后擺動帶動發(fā)電機發(fā)電；3.把大波浪的低壓水變?yōu)樾◇w積高壓水送入高位水池積蓄起來，再推動下方水輪發(fā)電機發(fā)電。
[0007]中國專利CN201210149837.3，于2012年5月2日公開了一種鋼筋水泥結構的漂浮式海上發(fā)電平臺，包括平臺主體、浮體式波浪能收集裝置、海風能量收集裝置、發(fā)電裝置。所有能量收集裝置收集的流體運動能量都能同步偶合、集中發(fā)電。可望實現(xiàn)安全、長壽命、規(guī)?；?、維護方便、低成本的商業(yè)化應用。漂浮式的發(fā)電平臺使可利用的海域面積大大增加。但該發(fā)明的制造難度大、成本高，其自重較大，承載的重量受限，平臺主體漂浮在海面上，抵御海上強風浪的生存能力較低。
[0008]據(jù)報道，2013年11月12日，世界第一座海上浮動式風力發(fā)電基站在日本福島縣近海投入運營。該浮動式風力發(fā)電基站高120米，被三艘拖輪拖到距離福島第一核電站20余公里的海上，并開始發(fā)電。該浮動式風力發(fā)電基站的成本高，不能綜合利用波浪能和太陽會K。
[0009]本發(fā)明人于2011年9月6日申請的中國發(fā)明專利CN201110263980.0，公開了風光互補波浪發(fā)電站，包括支柱和浮體，支柱固定在海床上，浮體設有支柱孔，每個支柱孔中套設有一根支柱，浮體與支柱活動連接并可以相對支柱上下往復運動；浮體和支柱之間設有直線發(fā)電機。波浪發(fā)電站由若干獨立的浮體和支柱組成，每一支柱與浮體之間都設有發(fā)電機，支柱上端設有風力發(fā)電機，浮體上表面設有太陽能電池。本發(fā)明在波浪的前進方向布置若干安裝有發(fā)電機的浮體和支柱，通過導線連接形成供電網(wǎng)絡，在較大范圍內不間斷采集波浪起伏的能量，將各個發(fā)電機產生的電量通過供電網(wǎng)絡匯聚，實現(xiàn)持續(xù)供電。該發(fā)明只提出在近海綜合利用風能、波浪能和太陽能的解決方案，未提出在遠離海岸的海域綜合利用風能、波浪能和太陽能的技術方案。
【發(fā)明內容】
[0010]本發(fā)明的目的是提供一種自動適應并跟隨風向變化的集風式水上風力發(fā)電站，主要采用漂浮式水上平臺作為集風裝置和風力發(fā)電機組的載體。該風力發(fā)電站同時集成安裝有波浪能發(fā)電裝置和太陽能發(fā)電裝置，以提高綜合經(jīng)濟效益。
[0011]本發(fā)明的目的是通過采用以下技術方案來實現(xiàn)的:
[0012]自適應集風式水上風力發(fā)電站，包括集風裝置和風力發(fā)電機組，所述集風裝置設有集風口和出風口，集風口大于出風口，出風口朝向風力發(fā)電機組，所述集風裝置和風力發(fā)電機組設在浮體上，浮體漂浮在水中，浮體通過連接構件與固定在水中的系泊體可轉動連接；在風向改變時，所述集風裝置與風力發(fā)電機組能夠隨浮體一起在水面上圍繞系泊體轉動，從而使集風口自動調整到面對來風的方向。
[0013]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述連接構件包括硬質的連接桿和軟質的連接纜繩。
[0014]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述集風裝置包括硬質的導風板和/或軟質的導風帆以及支架，所述集風口與出風口之間至少設有兩組大小不等的支架，相鄰兩組支架之間設有導風板和/或導風帆，從而使集風口到出風口之間形成內腔逐漸收縮的風道。
[0015]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述集風口的大小可以調節(jié)；或，所述導風板和/或導風帆的集風面積大小可以調節(jié)；所述浮體上或集風裝置上設有太陽能發(fā)電裝置。
[0016]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述集風口的支架包括立柱和加強索，立柱與所述浮體的上表面可轉動連接，通過改變立柱與浮體上表面的夾角實現(xiàn)改變集風口的大小；所述導風板和/或導風帆設為可收縮或展開的安裝連接方式，實現(xiàn)導風板和/或導風帆的集風面積大小可調節(jié)。
[0017]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述出風口設有一臺或一臺以上風力發(fā)電機組，出風口的旁邊設有可開關的泄風口。
[0018]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述浮體由若干浮體單元構成，浮體單元包括設有中空密閉內腔的浮體本體和支承柱，支承柱設在浮體本體上，相鄰浮體單元的支承柱上端相互連接構成浮體平臺；所述集風裝置和風力發(fā)電機組設在浮體平臺上，所述浮體本體漂浮在水面上或懸浮在水面下。
[0019]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述浮體單元還包括用于增加浮體本體承載重量的壓載裝置，所述壓載裝置包括與浮體本體可拆卸連接的配重塊，和/或，用于向浮體本體內注入或排出水的進排水裝置；所述進排水裝置包括泵和設在浮體單元上的進排水接口，進排水接口與浮體本體的內腔連通，進排水接口設有控制閥；所述支承柱與浮體本體設為整體結構，或，支承柱通過可拆卸的安裝方式與浮體本體連接和固定；所述浮體平臺通過安裝或移去承載物，或，通過進排水裝置向浮體本體內腔中注入或排出適量的水，可以使浮體本體下沉或上升；當浮體本體淹沒并懸浮在水面下時，所述支承柱的至少一部分露出并保持在水面上，從而實現(xiàn)浮體平臺與水面之間的高度可調節(jié)。
[0020]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述浮體平臺上或集風裝置上設有太陽能發(fā)電裝置。
[0021]作為本發(fā)明的優(yōu)選技術方案，所述浮體平臺和/或浮體單元上設有波浪能發(fā)電裝置。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:相對于現(xiàn)有技術，本發(fā)明采用漂浮式水上平臺作為集風裝置和風力發(fā)電機組的載體，能自動適應并跟隨風向的變化，使集風口自動調整到面對來風的方向。該風力發(fā)電站同時集成安裝有波浪能發(fā)電裝置和太陽能發(fā)電裝置，能夠提高綜合經(jīng)濟效益。
[0023]本發(fā)明采用浮體單元作為發(fā)電站的基礎設施，其制造成本相對較低，便于標準化、大批量制造和實施。浮體單元通過連接構件連接形成框架結構，不僅重量輕，強度高，而且便于大面積安裝施工。浮體本體懸浮在水面下，受風浪的影響小，波浪能發(fā)電裝置能抑制海浪的搖擺作用，水上平臺高于水面、強度高，具備抵御強風浪的能力，從而能夠保證整體設施的安全運行。本發(fā)明實現(xiàn)大面積采集海洋能量，降低發(fā)電成本，提高綜合發(fā)電效益，為大規(guī)模、商業(yè)化開發(fā)利用海洋能源與海洋資源提供了切實可行的解決方案。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明實施例一的主視結構示意圖。
[0025]圖2是圖1的右視結構示意圖。
[0026]圖3是圖1的俯視結構示意圖。
[0027]圖4是圖2中立柱傾斜后的結構示意圖。
[0028]圖5是本發(fā)明實施例二的主視結構示意圖。
[0029]圖6是圖5的右視結構示意圖。
[0030]圖中:1、浮體，2、集風裝置，3、風力發(fā)電機組，4、支柱，5、纜繩，6、導風板，7、導風帆，8、支架，9、立柱，10、拉索，11、浮體單元，12、浮體本體，13、支承柱，14、浮體平臺，15、波浪能發(fā)電裝置，16、太陽能發(fā)電裝置，17、水面，18、泄風口，19、連接柱。
【具體實施方式】
[0031]下面結合附圖與具體實施例對本發(fā)明作進一步說明:
[0032]實施例一
[0033]如圖1至圖4所示，自適應集風式水上風力發(fā)電站，包括集風裝置2和風力發(fā)電機組3，集風裝置2設有集風口和出風口，集風口大于出風口，出風口朝向風力發(fā)電機組3。所述集風裝置2和風力發(fā)電機組3設在浮體I上，浮體I漂浮在水面17上，浮體I通過連接構件與固定在水中的系泊體可轉動連接；在風向改變時，集風裝置2與風力發(fā)電機組3能夠隨浮體I 一起在水面上圍繞系泊體轉動，從而使集