浮筒式海上發電平臺制造技術

一種浮筒式海上發電平臺，包括：浮筒、錨泊系統、發電系統、輸配電系統和儲能系統，以錨泊方式固定于小島附近的海域，多個箱體用螺栓連成一體構成一個平臺，所述的浮筒為所述的平臺提供浮力，所有箱體分為多個風力發電箱體、多個太陽能發電箱體、多個海流發電箱體和儲能箱體。在平臺工作時，發電系統產生的電力一部分通過海底電纜輸送給島上的負載，多余的電力通過電解水制取氫氣儲存在氫燃料電池中，在自然能源不足時，燃料電池即可作為輔助能源為負載供電，本發明專利技術采取清潔能源發電，不占用小島的陸地空間，并且發電系統模塊化，方便安裝和拆卸。

【技術實現步驟摘要】
浮筒式海上發電平臺
本專利技術涉及發電裝置，特別是一種浮筒式海上發電平臺。
技術介紹
目前國內外的小島發電技術通常是在島上建立電站，以柴油機發電為主，也有部分利用太陽能、風能、潮汐能等自然能源，通過電纜為島上居民提供電力。這些現有技術擁有共同的不足之處:(I)由于電站的建設需要占用大量島上空間，而許多遠海小型島嶼和只有特定季節才露出海面的島礁空間不足，故無法建設電站。(2)以柴油機發電為主要發電方式，利用化石燃料作為能源會造成污染，對島上環境有很大損害。(3)島上環境封閉，不方便施工及修理，原材料運輸之后在島上安裝所需時間長。(4)電站固定在陸地上，不能為一片海域內的多個小島提供短期電力。經過文獻資料的檢索發現，申請號為200610129898.8的中國專利技術專利公開了一種海洋波浪浮筒發電裝置，這種海洋波浪浮筒發電裝置的殼體固定在海底，發電裝置封裝在殼體內部，浮筒漂浮在海面上，通過纜繩與殼體內部的發電裝置相連。波浪帶動浮筒上下運動時，浮筒連接的永磁體切割磁感線，將機械能轉化為電能。這種浮筒式發電裝置可以較好地利用波浪能進行發電，并且設備較簡單，方便安裝。但其缺點在于波浪能可利用總量較小，導致該發電裝置單機功率較低；而且設備通過纜繩從海面連接至深海，在大風浪作用下強度難以保證。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有小島發電方式的缺點，綜合利用風能、太陽能、波浪能等可再生能源，提供一種浮筒式海上發電平臺，利用浮筒支撐的平臺將發電裝置安設于島外近海處，為小島提供每日所需的電力。本平臺可以用拖船拖運進行移動，在一片海域之上無論哪個小島急需供電，都可以將本平臺快速拖運至小島附近開始工作。此外，一些只有在特定季節才會露出海面的島礁不適合建設陸地電站，故也可以使用本平臺作為電力供應源。為實現這一目的，本專利技術的技術解決方案如下:一種浮筒式海上發電平臺，其特點在于，包括:浮筒、錨泊系統、發電系統、輸配電系統和儲能系統，以錨泊方式固定于小島附近的海域，多個箱體用螺栓連成一體構成一個平臺，所述的浮筒為所述的平臺提供浮力，所有箱體分為多個風力發電箱體、多個太陽能發電箱體、多個海流發電箱體和儲能箱體:每個風力發電箱體有一臺風力發電機，頂部和側壁分別開有通孔，風力發電機葉片通過風力發電機塔架塔架固定在風力發電箱體的頂部，箱體內設置有控制器和逆變器，風力發電機的輸電線從箱體側壁的開孔連接到所述的儲能箱體；每個太陽能發電箱體有一臺太陽能發電機，太陽能電池板塔架通過螺栓將太陽能電池板固定在太陽能發電箱體的頂部，箱體內設置有逆變器和控制器，箱體側壁有開孔，太陽能發電機自帶的輸電線經側壁開孔連接到所述的儲能箱體；每個海流發電箱體內有一臺海流發電機和變速齒輪箱，箱體的底部開有孔；構成所述平臺的最外圍的每個箱體下部分別連接一個浮筒，該浮筒包括浮筒主軸、套筒、內筒、外筒、傳動齒輪、輻條和葉柵；所述的內筒為中空密閉的圓柱形鋁合金圓筒，為平臺提供浮力，外筒的外筒壁上設有縱向的葉柵，所述的浮筒主軸外設有套筒并放置在內筒中，套筒的下部通過四根輻條與外筒相連，內筒的下部嵌于外筒下部的凹槽內，槽內安有滾珠，保證外筒在海流推動作用下轉動時與內筒發生滾動摩擦；浮筒主軸的頂端穿過箱體的底部的孔通過傳動齒輪與海流發電機和變速齒輪箱連接，該變速齒輪箱與套筒相連，海流經過時推動葉柵旋轉，帶動外筒旋轉，通過傳動齒輪和變速齒輪箱的帶動海流發電機發電；所述的儲能系統由電解池、氫儲存罐和燃料電池組成，安裝在所述的儲能箱體中；所述的輸配電系統包括升壓變壓器、輸電線路、降壓變壓器。在平臺工作時，三種發電機組產生的電能通過配電系統控制，多余的電能通過制氫電解池制取氫氣，將氫氣供給燃料電池。電力不足時便可使用燃料電池輔助供電。平臺發出的電力通過海底電纜作為輸電系統供給小島上的用電設備。發電量較高時，多余的電力可以用于在電解池中制取氫氣，制取的氫氣儲存在氫儲存罐中。在風光流發電系統發電量不足時，氫儲存罐中的氫氣為燃料電池充電，燃料電池可作為備用能源為負載供電，保證電力的充足。輸電系統主要由以下幾部分構成:升壓變壓器、輸電線路、降壓變壓器。為了保證安全可靠的電力輸送，輸電系統還要裝備控制裝置和保護裝置等配套設備。輸電線路通過海底電纜與島上的用戶負載連接，為小島居民提供電力。在上述設計的混合發電系統中，風、光、流互補發電為主用電源，當風能、太陽能、潮流能資源較充足，風光流系統承擔全部負荷的供電；當風能、太陽能、海流能資源不足，發電量較小不能滿足全部負荷時，則由備用電源分擔負荷，當無風、無光或機組故障時，備用電源單獨供電。燃料電池發電系統為備用電源，配合風光流發電系統向負荷不間斷供電。為保證用戶24h的用電要求，該系統的主要運行方式為:白天負荷較小時，主要供電系統為風力發電系統；太陽能發電系統與海流發電機產生的電能儲存在燃料電池中；負荷較大時，若清潔能源充足則風光流聯合向用戶供電，能源不足時燃料電池作為輔助能源向用戶供電。夜晚太陽能發電系統無法工作，則主要通過風能和海流能發電，燃料電池做必要的補充；連續出現陰雨無風天氣時，通過海流和燃料電池向用戶供電。為了保護獨立發電系統的供電，實現對混合發電系統的功率管理控制，在各子系統終端分別使用了相應的功率控制環節，將整個系統有機結合在一起。在上述系統中，功率控制基于兩條定直流電壓總線，分別位于風力電機、潮流電機、光伏陣列側和燃料電池發電系統側。采用固定的直流電壓總路線，也是為了穩定向電解池側的輸出功率，因為電解池端電壓的波動會增加電能損耗，并使產生的氫純度降低。與現有技術相比本專利技術具有以下優點:第一，由于本海上發電系統的技術方案中利用浮筒式平臺作為發電機的承載平臺，因此可以節省寶貴的島嶼的陸地空間，不會給小島的生態環境帶來破壞；第二，本發電系統的各種發電機、控制器與儲能系統均分別安裝在鋁合金箱體之上，在安裝及拆卸的時候只需要將每個箱體的功能模塊整個裝拆即可，由此保證了本系統的靈活性；第三，本發電系統完全采用清潔能源，能最大限度地降低污染。第四，本發電系統中用于提供浮力的浮筒同時還可以作為海流發電機的能量收集系統，因此最大限度地利用了空間。【附圖說明】圖1為浮筒式海上發電平臺的三維結構圖。圖2為浮筒的整體結構示意圖。圖3為浮筒內外層連接結構示意圖，其中，a為俯視圖，b為正視圖。圖4為鋁合金箱體內電力裝置示意圖。圖5為浮筒式平臺電力系統示意圖。 圖6為儲能系統不意圖。圖中1:風力發電機葉片；2:太陽能電池板；3:太陽能電池板塔架；4:風力發電機塔架；5:箱體；6:浮筒主軸；7:浮筒；8:海底發電機；9:降壓變壓器；9:變速齒輪箱；10:套筒；11:內筒；12:外筒；13:傳動齒輪；14:福條；15:葉柵；16:凹槽；17:內側浮筒底座；18:孔；19:輸電線路；20:控制器；21:逆變器；22:風力發電系統；23:太陽能發電系統；24:海流發電系統；25:直流總線；26:電解池；27:直流交流逆變器；28:交流總線；29:負荷；30:氫儲存罐；31:質子交換膜燃料電池；32:電解池；33:輸氣管；34:氫儲存罐；35:輸電線；36:海底電纜；37:降壓變壓器。【具體實施方式】以下結合附圖對本專利技術的技術方案作進一步描述。圖1為浮筒式發電平本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種浮筒式海上發電平臺，其特征在于，包括：浮筒、錨泊系統、發電系統、輸配電系統和儲能系統，以錨泊方式固定于小島附近的海域，多個箱體（5）用螺栓連成一體構成一個平臺，所述的浮筒為所述的平臺提供浮力，所有箱體（5）分為多個風力發電箱體、多個太陽能發電箱體、多個海流發電箱體和儲能箱體：每個風力發電箱體有一臺風力發電機，頂部和側壁分別開有通孔，風力發電機葉片（1）通過風力發電機塔架塔架（4）固定在風力發電箱體的頂部，箱體內設置有控制器（20）和逆變器（21），風力發電機的輸電線從箱體側壁的開孔連接到所述的儲能箱體；每個太陽能發電箱體有一臺太陽能發電機，太陽能電池板塔架（3）通過螺栓將太陽能電池板（2）固定在太陽能發電箱體的頂部，箱體內設置有逆變器（20）和控制器（21），箱體側壁有開孔，太陽能發電機自帶的輸電線經側壁開孔連接到所述的儲能箱體；每個海流發電箱體內有一臺海流發電機（8）和變速齒輪箱（9），箱體的底部開有孔；構成所述平臺的最外圍的每個箱體下部分別連接一個浮筒（7），該浮筒（7）包括浮筒主軸（6）、套筒（10）、內筒（11）、外筒（12）、傳動齒輪（13）、輻條（14）和葉柵（15）；所述的內筒（11）為中空密閉的圓柱形鋁合金圓筒，為平臺提供浮力，外筒（12）的外筒壁上設有縱向的葉柵（15），所述的浮筒主軸（6）外設有套筒（10）并放置在內筒中，套筒的下部通過四根輻條（14）與外筒（12）相連，內筒（11）的下部嵌于外筒（12）下部的凹槽（16）內，槽內安有滾珠，保證外筒（12）在海流推動作用下轉動時與內筒（11）發生滾動摩擦；浮筒主軸（6）的頂端穿過箱體的底部的孔通過傳動齒輪（13）與海流發電機（8）和變 速齒輪箱（9）連接，該變速齒輪箱（9）與套筒（10）相連，海流經過時推動葉柵旋轉，帶動外筒（12）旋轉，通過傳動齒輪（13）和變速齒輪箱（9）的帶動海流發電機（8）發電；所述的儲能系統由電解池、氫儲存罐和燃料電池組成，安裝在所述的儲能箱體中；所述的輸配電系統包括升壓變壓器、輸電線路、降壓變壓器。...

【技術特征摘要】
1.一種浮筒式海上發電平臺，其特征在于，包括:浮筒、錨泊系統、發電系統、輸配電系統和儲能系統，以錨泊方式固定于小島附近的海域，多個箱體(5)用螺栓連成一體構成一個平臺，所述的浮筒為所述的平臺提供浮力，所有箱體(5)分為多個風力發電箱體、多個太陽能發電箱體、多個海流發電箱體和儲能箱體: 每個風力發電箱體有一臺風力發電機，頂部和側壁分別開有通孔，風力發電機葉片(I)通過風力發電機塔架塔架(4)固定在風力發電箱體的頂部，箱體內設置有控制器(20)和逆變器(21)，風力發電機的輸電線從箱體側壁的開孔連接到所述的儲能箱體； 每個太陽能發電箱體有一臺太陽能發電機，太陽能電池板塔架(3)通過螺栓將太陽能電池板(2)固定在太陽能發電箱體的頂部，箱體內設置有逆變器(20)和控制器(21)，箱體偵_有開孔，太陽能發電機自帶的輸電線經側壁開孔連接到所述的儲能箱體； 每個海流發電箱體內有一臺海流發電機(8)和變速齒輪箱(9)，箱體的底部開有孔；構成所述平臺的最外圍的每個箱體下部分別連接一個浮筒(7)，該浮筒(7)包括浮...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王磊，丁漢卿，韓蒙蒙，
申請(專利權)人：上海交通大學，
類型：發明
國別省市：