[发明专利]一种潮汐自适应的波浪与风能组合近岸桩式发电装置

说明书

技术领域

本发明属于波浪发电和风力发电工程技术研究领域，具体地涉及一种潮汐自适应的波浪与风能组合近岸桩式发电装置。

背景技术

人类社会步入二十一世纪后资源消耗加速，作为世界主要能源来源的煤、石油、天然气等非可再生资源日渐枯竭，碳排放量过高所带来的温室效应以及生态环境破坏所产生的负面影响日渐严重。随着化石能源的日益紧张，陆地资源的日益紧缺，向广阔的海洋发展寻找清洁能源是人类必经之路。波浪能、海上风能是海洋中蕴藏最为丰富的能源之一，其蕴藏量巨大，可为人类源源不断地提供清洁能源。在一些特殊地区如偏远海岛，无居民海岛，波浪能及海上风力发电具有极高的应用价值。另外，世界人口的60％居住在距海岸100km的沿海地区，随着经济全球化的发展及人们生活水平的提高，对能源的需求量将越来越大，因此，在沿海地区进行波浪能和海上风能的开发利用具有重要的现实意义。

波浪能发电最基本的原理是通过波浪的运动使装置工作并带动防水发电机发电，将水以动能和势能形式存在的机械能转化成电能。通常的波浪能发电装置多为振动水柱式、聚波蓄能式、振荡浮子式、摇摆式和阀式等装置；通常是利用设置在水面上的浮子的上下震动力发电。

而海上风力发电则是通过将海上风能转化为风力发电机叶片的动能进而转化为电能。2016年，欧洲海上风电新增并网容量1558MW，截止2016年底，欧洲海上风电的累计装机达到12631MW，共3589台机组，包括部分并网的项目在内，欧洲十国共建立了81个风电场。中国目前海上风电累计装机约750MW，到2020年预计将达到10GW，海上风力发电不论在国际还是国内潜力巨大。

中国发明专利CN104594286A公开了一种布置于远海的兼作波浪能发电装置的浮式防波堤，首先将波浪能转换为空气动能，再利用气流的流动驱动安装在通道内的透平机组转动产生电能，整个发电过程能耗较大，电能转化率较低。另外，现有的近岸桩式海上风力发电装置多为仅依靠单一风力发电，而很少与波浪能发电装置相结合组合发电，能量综合利用效率还有较大的提升空间，且现有近岸发电装置潮汐自适应能力较差，潮差大的海域难以应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种潮汐自适应的波浪与风能组合近岸桩式发电装置用以解决上述的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种潮汐自适应的波浪与风能组合近岸桩式发电装置，包括重力桩、风力发电单元和波浪能发电单元，所述重力桩固定在海上，所述风力发电单元设置在重力桩上，所述波浪能发电单元活动设置在重力桩上，且随水位变化沿重力桩上下运动。

进一步的，所述波浪能发电单元包括波浪能-液压能转换单元和液压能发电单元，所述液压能发电单元设置在重力桩上，所述波浪能-液压能转换单元活动设置在重力桩上，且随水位变化沿重力桩上下运动，所述波浪能-液压能转换单元的输出端接液压能发电单元的输入端。

更进一步的，所述波浪能-液压能转化单元包括套筒、活塞固定杆、活塞头、活塞壳体、联动拉杆、浮子和挡浪板，所述套筒上下运动套设在重力桩上，所述活塞固定杆的一端固定在套筒上，另一端固定活塞头，所述活塞壳体活动套设在活塞头上，所述活塞头和活塞壳体构成一液压腔，所述挡浪板的一端铰接在套筒上，所述联动拉杆一端铰接在活塞壳体，另一端与挡浪板铰接，所述浮子设置在套筒上，波浪运动促使挡浪板沿套筒转动，从而带动联动拉杆进一步带动活塞壳体相对于活塞往复运动，挤压其内部液压腔的液体从而将波浪能转化为液压能并输出给液压能发电单元。

更进一步的，所述套筒与重力桩之间通过凹凸配合使套筒可相对于重力桩上下运动而不能转动。

进一步的，所述挡浪板的数量为2个，2个挡浪板呈一定夹角设置，所述活塞活塞壳体位于2个挡浪板之间。

进一步的，所述浮子焊接或者螺纹固定于挡浪板背浪面的套筒上。

进一步的，所述活塞头上设有进/出液压油口，并分别通过管道与液压能发电单元的进/出油口连接，构成一循环回路。

进一步的，所述液压能发电单元包括液压马达和第一发电机，所述液压马达的输出转轴与第一发电机的输入转轴同轴固定连接。

更进一步的，所述风力发电单元包括风力发电叶片和第二发电机，所述风力发电叶片的输出转轴与第二发电机的输入转轴同轴固定连接。

更进一步的，所述第一发电机和第二发电机为同一个发电机。

本发明的有益技术效果：

1.本发明不但可以将海上风力直接转化为电能，同时还可以利用风力发电机其下的波浪能发电，提高了海上清洁能源的综合利用率。