一种模块化风光海获能互补发电设备

1.本技术属于海洋新能源技术领域，进一步地，涉及海上多种能源互补及综合利用技术，具体地，提供一种模块化风光海获能互补发电设备。


背景技术：

2.海洋新能源技术涵盖了在广大海洋区域进行太阳能、风能、波浪能等各类新能源获取及应用的技术，其立足于对海洋可再生资源的有效采集与利用，能够为各类海工装备、海上养殖、海上作业提供实时及就近的能源供给，能够有效地延长各类装备的工作时间，提高各类海洋作业的效率。
3.然而，由于不同海域的光照、风场及波浪情况复杂多变，现有的各类海洋新能源采集设备在对各类海洋新能源进行采集利用的过程中，任何一种单一能源均可能存在能量输出不稳定的问题，从而影响了设备的产能效率，并导致新能源获取成本的增加。
4.因此，需要一种能够在各类海域对多种海洋新能源进行综合采集利用的装备，从而实现对海洋新能源的稳定高效利用。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种模块化风光海获能互补发电设备，该设备采用模块化风光海获能互补平台，能够对风能-太阳能-波浪能进行多能综合互补，既降低了能源采集成本，又提高了海洋新能源获能的稳定性。
6.本技术的实施例可以通过以下技术方案实现：
7.一种模块化风光海获能互补发电设备，包括锚泊单元、光伏发电单元及4个耦合发电单元；
8.所述4个耦合发电单元按照水平正方形阵型布设，每个耦合发电单元包括自下向上同轴地设置的波浪能模块、双转子无刷发电机及风能模块；
9.所述波浪能模块包括中心转轴、振荡浮子及多个光轴导轨，所述中心转轴的外壁以及所述振荡浮子的轴心通孔的内壁具有互相配合的螺纹，所述光轴导轨与所述中心转轴平行且贯穿所述振荡浮子；
10.所述风能模块包括第一垂直轴风机，所述双转子无刷发电机的一个转子与所述中心转轴的上端固定连接，另一个转子与所述第一垂直轴风机的风机转轴的下端固定连接；
11.所述锚泊单元用于使所述模块化风光海获能互补发电设备漂浮并锚定于海面。
12.进一步地，每个所述双转子无刷发电机位于外侧的转子可转动地装配于第一连接模块中，每个光轴导轨的上端固定安装于所述第一连接模块中；
13.每个所述中心转轴的下端可转动地装配于第二连接模块中，每个光轴导轨的下端固定安装于所述第二连接模块中。
14.优选地，每个所述第一连接模块以及每个所述第二连接模块均具有一对竖向连接圆板及两对水平连接圆板；
15.所述竖向连接圆板具有贯穿轴心的通孔，每一对所述水平连接圆板的轴心连线互相垂直且均与所述竖向连接圆板的轴心连线垂直；
16.所述竖向连接圆板与所述水平连接圆板通过u型连接件固定连接。
17.进一步地，每个第一连接模块通过第一连接杆与其他第一连接模块固定连接；两个相对的第一连接杆之间固定连接有多个光伏支架，光伏发电单元架设于所述光伏支架上。
18.优选地，所述光轴导轨的两端套设有限位柱。
19.进一步地，所述锚泊单元包括多个第二连接杆，所述第二连接杆的两端分别与第二连接模块固定连接；以及，多个锚链及锚爪，每个锚链的上端与所述第二连接模块的下端固定连接，所述锚链的下端与所述锚爪固定连接；
20.所述模块化风光海获能互补发电设备在所述第二连接杆的浮力及所述锚链的拉力的共同作用下漂浮并锚定于海面。
21.优选地，所述风能模块还包括第二垂直轴风机，所述第二垂直轴风机同轴地设置于所述第一垂直轴风机上方，且与所述第一垂直轴风机的旋转方向相反。
22.优选地，所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机通过转速同步单元同轴地连接，所述转速同步单元在所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速差超过预设的阈值时使所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速切换为相同。
23.优选地，所述转速同步单元包括转向切换模块、离合模块、监测模块、控制模块及外壳；
24.所述转向切换模块包括沿水平方向对向设置的两个水平锥齿轮以及沿竖直方向对向设置的两个竖直锥齿轮，所述水平锥齿轮与所述竖直锥齿轮互相啮合地转动，下方的竖直锥齿轮与所述第一垂直轴风机同轴地固定连接；
25.所述离合模块的下端与上方的竖直锥齿轮固定连接，所述离合模块的上端与所述第二垂直轴风机固定连接；
26.所述监测模块用于监测所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速；
27.所述控制模块在所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速差超过预设的阈值时，使所述离合模块从分离状态切换为锁定状态；
28.所述外壳用于容置所述转向切换模块、离合模块、监测模块及控制模块；
29.各个外壳通过第三连接杆固定连接。
30.优选地，所述正方形阵型的四条边上任意相邻的两个第一垂直轴风机的旋转方向相反。
31.本技术的实施例提供的一种模块化风光海获能互补发电设备，通过振荡浮子及垂直轴风机分别将海浪起伏产生的波浪能及海面风场产生的风能耦合地转换为绕轴旋转的机械能，并通过双转子无刷发电机输出为电能，在单一的海浪起伏或海面风场条件不佳时，通过波浪能与风能的能量互补，能够有效地提升发电设备的能量输出。
附图说明
32.图1为根据本技术实施例的模块化风光海获能互补发电设备的设备布设示意图；
33.图2a为图1中圆圈a部分的放大示意图；
34.图2b为图1中圆圈b部分的放大示意图；
35.图3为根据本技术实施例的双转子发电机的侧面剖视图；
36.图4为根据本技术实施例的第一连接模块的结构示意图；
37.图5为根据本技术实施例的模块化风光海获能互补发电设备的顶视图；
38.图6为根据本技术实施例的模块化风光海获能互补发电设备的设备布设示意图；
39.图7为根据本技术实施例的转速同步单元的内部结构爆炸示意图；
40.图8为根据本技术实施例的下同步轴的立体示意图；
41.图9a为根据本技术实施例的滑动轴在限位销弹起状态下的立体示意图；
42.图9b为根据本技术实施例的滑动轴的顶视图；
43.图9c为根据本技术实施例的滑动轴的底视图；
44.图9d为根据本技术实施例的滑动轴在限位销弹起状态下的b-b向剖视图；
45.图10a为根据本技术实施例的滑动轴在限位销压下状态下的立体示意图；
46.图10b为根据本技术实施例的滑动轴在限位销压下状态下的b-b向剖视图；
47.图11a为根据本技术实施例的上同步轴的底视图；
48.图11b为根据本技术实施例的上同步轴的c-c向剖视图；
49.图12a为根据本技术实施例的离合模块处于分离状态的示意图；
50.图12b为根据本技术实施例的离合模块处于错位状态的示意图；
51.图12c为根据本技术实施例的离合模块处于锁定状态的示意图；
52.图13为根据本技术实施例的海上发电系统的示意图。
53.图中标号
54.1：耦合发电单元，11：第一垂直轴风机，11’：第二垂直轴风机，111：风机转轴，111’：风机转轴，112：风叶，113：连接臂，12：波浪能模块，121：振荡浮子，122：中心转轴，123：光轴导轨，124：限位柱，13：双转子无刷发电机，1311：内转子，1312：永磁体，1321：外转子，1322：感应线圈，133：轴承，134：联轴器，135：法兰盘，14：转速同步单元，141：水平锥齿轮，141’：水平锥齿轮，142：竖直锥齿轮，142’：竖直锥齿轮，143：下同步轴，1431：限位块，144：滑动轴，1441：凹槽，1442：滑槽，1443：限位销，1444：弹簧，145：上同步轴，1451：限位槽，146：监测模块，1461：感应探头，147：控制模块，148：外壳，2：光伏发电单元，3：锚泊单元，31：锚链，41：第一连接模块，411：竖向连接圆板，412：水平连接圆板，413：u型连接件，414：加强连接件，42：第二连接模块，51：第一连接杆，52：第二连接杆，53：第三连接杆，61：光伏支架。
具体实施方式
55.以下，基于优选的实施方式并参照附图对本技术进行进一步说明。
56.在本技术实施例中的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是本技术实施例的产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，本技术的描述中，为了区分不同的单元，本说明书上用了第一、第二等词汇，但这些不会受到制造的顺序限制，也不能理解为指示或暗示相对重要性，其在本技术
的详细说明与权利要求书上，其名称可能会不同。此外，为了方便理解，放大或者缩小了图纸上的各种构件，但这种做法不是为了限制本技术的保护范围。
57.本说明书中词汇是为了说明本技术的实施例而使用的，但不是试图要限制本技术。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的技术人员而言，可以具体理解上述术语在本技术中的具体含义。
58.图1示出了根据本技术的一种优选的实施例提供的一种模块化风光海获能互补发电设备的布设示意图，图2a及图2b分别对图1中圆圈a、圆圈b部分进行了放大显示。如图1及图2a、图2b所示，该模块化风光海获能互补发电设备包括锚泊单元3、光伏发电单元2及4个耦合发电单元1；
59.具体地，如图1所示，4个耦合发电单元1按照水平正方形阵型布设，其中，每个耦合发电单元1自下向上同轴地设置有波浪能模块12、双转子无刷发电机13及风能模块。
60.具体地，如图1及图2a、图2b所示，在本技术的实施例中，波浪能模块12包括中心转轴122、振荡浮子121及多个光轴导轨123。其中，中心转轴122的外壁以及振荡浮子121的轴心通孔的内壁具有互相配合的螺纹，光轴导轨123与所述中心转轴122平行且贯穿振荡浮子121。
61.振荡浮子121可以由密度较小且强度较大的材料制成，每个振荡浮子121在起伏的波浪的作用下沿中心转轴122上下往复运动，并通过螺纹带动中心转轴122绕轴心旋转，从而将波浪能转换为中心转轴122轴向旋转的机械能。
62.优选地，在光轴导轨123的两端套设有限位柱124，利用限位柱124对振荡浮子121的上下运动进行限位以提高运动的安全性。
63.具体地，风能模块包括第一垂直轴风机11，第一垂直轴风机11包括沿垂直方向设置的风机转轴111以及沿风机转轴111的周向均匀分布的多个风叶112，每个风叶112通过连接臂113与风机转轴111固定连接，在海上风场环境中带动风机转轴111发生轴向转动，从而将风能转换为风机转轴111轴向转动的机械能。
64.图3示出了在一些优选的实施例中，双转子无刷发电机的侧面剖视图，如图3所示，双转子无刷发电机13由柱状的内转子1311及壳状的外转子1321构成，内转子1311与外转子1321分别与轴承133的内环和外环固定，以实现同轴地对向旋转。内转子1311外侧包覆有永磁体1312，其上端通过联轴器134与第一垂直轴风机11的风机转轴111的下端固定连接；外转子1321的内壁设置有感应线圈1322，其外壁通过法兰盘135与中心转轴122的上端固定连接，从而将海浪起伏及海面风场耦合地转换为发电机的两个转子的对向转动，在单一的海浪起伏或海面风场条件不佳时，通过波浪能与风能的能量互补，能够有效地提升发电设备的能量输出。
65.进一步地，如图1及图2a所示，每个双转子无刷发电机的外转子1321可转动地装配于第一连接模块41中，每个光轴导轨123的上端固定安装于第一连接模块41中；每个中心转轴122的下端可转动地装配于第二连接模块42中，每个光轴导轨123的下端固定安装于第二连接模块42中。
66.图4示出了在一些优选的实施例中，第一连接模块41的结构示意图，如图4所示，第
一连接模块41具有一对竖向连接圆板411及两对水平连接圆板412。其中，竖向连接圆板411具有贯穿轴心的通孔，以实现风机转轴111和中心转轴122可转动地装配，每一对水平连接圆板412的轴心连线互相垂直且均与竖向连接圆板411的轴心连线垂直。进一步地，每个竖向连接圆板411通过u型连接件413与各个水平连接圆板412固定连接。此外，在一些实施例中，竖向连接圆板411与u型连接件413之间还可以通过加强连接件414固定连接。
67.如图1及图2a、2b所示，第二连接模块42可以采用与第一连接模块41相同的结构，其具体实施方式在此不再赘述。
68.通过竖向的2个连接圆板及水平方向的4个连接圆板，能够实现在六个方向上结构件的连接，从而实现各个耦合发电单元1的模块化装配，具体地，如图1所示，每个第一连接模块41通过第一连接杆51与其他第一连接模块41固定连接，每个第二连接模块42通过第二连接杆52与其他第二连接模块42固定连接。通过上述装配方式，实现4个耦合发电单元1的组装，并能以该发电设备为模块单元，在海面上进行各种形式的扩展，有效地拓展了海洋新能源的应用。
69.进一步地，如图1所示，两个相对的第一连接杆51之间固定连接有多个光伏支架61，多个光伏支架61互相交叉形成支撑光伏发电单元2的结构，将光伏发电单元2架设于光伏支架61上，即可实现利用海面太阳能进行光伏发电。
70.进一步地，如图1所示，锚泊单元3由上述首尾相接的4个第二连接杆52以及4个锚链31及锚爪(图中未示出锚爪)组成，其中，每个锚链31的上端分别与1个第二连接模块42的下端固定连接，锚链31的下端与锚爪固定连接。
71.具体地，第二连接杆52由浮力较大的材料制成，4个第二连接杆52的浮力大于整个模块化风光海获能互补发电设备的重力，锚爪插入海底并通过锚链31对模块化风光海获能互补发电设备提供锚定的拉力，模块化风光海获能互补发电设备在第二连接杆52的浮力及锚链31的拉力的共同作用下漂浮并锚定于海面。
72.图5示出了在在一些优选的实施例中，该模块化风光海获能互补发电设备的顶视图，如图5所示，通过对各个第一垂直轴风机11的风叶112朝向进行交替反向设置，使得位于正方形阵型的四条边上的任意相邻的两个第一垂直轴风机11的旋转方向相反(图中黑色箭头所示)。上述通过调整风叶翼型及朝向控制风机旋转方向的技术已为本领域技术人员所熟知，在此不再赘述。
73.通过对四个顶点处的第一垂直轴风机11的旋转方向进行交替地反向设置，能够将每个第一垂直轴风机11旋转产生的转矩进行互相抵消，从而减轻由于风机旋转对设备产生的扭转力，减轻锚泊单元3所受到的牵引力，提高设备的稳定性。
74.此外，还可以通过额外地增加对向旋转的垂直轴风机的方式，直接对每个耦合发电单元1因垂直轴风机旋转所受到的转矩进行内部消除，从而进一步提高设备的稳定性。为此，如图6所示，在一些优选的实施例中，风能模块还包括第二垂直轴风机11’，第二垂直轴风机11’同轴地设置于第一垂直轴风机11上方，且与所述第一垂直轴风机11的旋转方向相反。
75.进一步地，如图6所示，第一垂直轴风机11与第二垂直轴风机11’通过转速同步单元14同轴地连接，其中，转速同步单元14在第一垂直轴风机11与第二垂直轴风机11’的转速差超过预设的阈值时使第一垂直轴风机11与第二垂直轴风机11’的转速切换为相同。通过
转速同步单元14，能够有效地消除由于垂直方向上下风场的风速差异较大导致两个垂直轴风机所产生扭矩的不平衡，减轻各个风能模块与支撑结构之间的相互作用，实现对风机、平台等的保护作用。
76.图7的爆炸图进一步示出了在一些优选的实施例中，转速同步单元14的内部结构，其中外壳148进行了剖切显示。如图7所示，转速同步单元14包括转向切换模块、离合模块、监测模块146、控制模块147及外壳148，其中，外壳148可以根据实际装配需要设计为可拆卸的多个部分，其内部根据转向切换模块、离合模块、监测模块146及控制模块147的实际尺寸及位置形成相应的承托结构，各个外壳148分别通过第三连接杆53与其他外壳148固定连接。
77.如图7所示，转向切换模块包括沿水平方向对向设置的两个水平锥齿轮141、141’及沿竖直方向对向设置的两个竖直锥齿轮142、142’，水平锥齿轮141、141’与竖直锥齿轮142、142’互相啮合地转动，下方的竖直锥齿轮142与第一垂直轴风机11同轴地固定连接，通过转向切换模块使得上方的竖直锥齿轮142’的转速保持与第一垂直轴风机11相同的情况下，其旋转方向变为与第二垂直轴风机11’相同。
78.如图7所示，离合模块进一步包括自下向上同轴地设置的下同步轴143、滑动轴144及上同步轴145，其中，下同步轴143的下端与上方的竖直锥齿轮142’固定连接，上同步轴145的上端与第二垂直轴风机11’的风机转轴111’固定连接。
79.图8示出了在一些优选的实施例中，下同步轴143的结构示意图，如图8所示，下同步轴143可以与竖直锥齿轮142’的轮轴具有相同的直径，通过焊接、联轴器连接等方式与上方的竖直锥齿轮142’同轴地固定连接，其外周面具有径向突出的限位块1431。
80.图9a至图9d分别示出了在一些优选的实施例中，滑动轴144的立体示意图、顶视图、底视图及b-b向剖视图。如图9a至图9d所示，滑动轴144的下部具有与下同步轴143的柱体以及限位块1431配合的凹槽1441及滑槽1442，使得滑动轴144能够沿轴向相对于下同步轴143上下滑动。
81.进一步地，如图9d所示，滑动轴144的上端沿周向设置有多个限位销1443，每个限位销1443的下部设置有弹簧1444，使得限位销1443能够相对于滑动轴144的上端弹性地伸缩。
82.图9a至图9d中，滑动轴144的限位销1443处于弹起状态，当其受到来自上方的下压力时，则呈现如图10a、10b所示的压下状态。
83.图11a、图11b分别示出了在一些优选的实施例中，上同步轴145的底视图与c-c向剖视图。如图11a及图11b所示，上同步轴145的下端具有与滑动轴144的限位销1443配合的多个限位槽1451，上同步轴145的上端与第二垂直轴风机11’的风机转轴111’同轴地固定连接。
84.图12a至图12c示出了在控制模块147的控制下，离合模块从分离状态转换为锁定状态的过程。如图12a至图12c所示，监测模块146通过两个感应探头1461分别对滑动轴144及上同步轴145的转速进行实时地监测，从而得到第一垂直轴风机11和第二垂直轴风机11’的转速数据，如果第一垂直轴风机11与第二垂直轴风机11’的转速之差小于预设的阈值，则垂直轴风机对耦合发电单元1产生的转矩之差较小，整个发电设备较为稳定，此时如图12a所示，控制模块147不对离合模块进行控制，滑动轴144在重力作用下处于与上同步轴145的
分离状态。
85.当监测模块146监测到第一次垂直轴风机与第二垂直轴风机11’的转速之差大于预设的阈值时，两个垂直轴风机对耦合发电单元1产生的转矩之差将对发电设备产生无法忽略的影响，此时控制模将使离合模块从分离状态切换为锁定状态。
86.具体地，控制模块147可以设置于风机转轴111’的下部，通过无线信号传输方式获取监测模块146发送的转速信息，并通过对电磁线圈供电产生磁吸力，滑动轴144由具有感磁性的金属材料制成，在控制模块147产生的磁吸力大于其重力时沿轴向向上滑动，其上端面逐渐接上同步轴145的下端面，在上同步轴145的限位槽1451与滑动轴144的限位销1443未对准时，如图12b所示，限位销1443被向下压至滑动轴144的上端面以内；由于滑动轴144与上同步轴145的转速不同，限位销1443与限位槽1451的相对位置将不断改变，直到两者对齐，此时如图12c所示，限位销1443在弹簧1444的作用下弹入限位槽1451，此时离合模块处于锁定状态，下同步轴143、滑动轴144及上同步轴145的转速保持一致，并进而使第一垂直轴风机11和第二垂直轴风机11’的转速实现一致，此时两个垂直轴风机相对于耦合发电单元1产生的转矩大小相同、方向相反，因此互相抵消，从而有效地消除了其对发电设备造成的影响，提升了整个发电设备的稳定性与安全性。
87.需要注意的是，在离合模块处于锁定状态时，由于转速较大的垂直轴风机需要“带动”转速较慢的垂直轴风机，在提升耦合发电单元1稳定性的同时，必然将牺牲一定的发电功率，因此，在竖直方向风场分布趋于一致时，应尽快使离合模块重新恢复为分离状态，以使两个垂直轴风机各自独立地旋转，以提升系统的发电功率。然而，由于在离合模块处于锁定状态时，滑动轴144与上同步轴145的转速相同，此时无法通过监测模块146获取的转速信息判断滑动轴144与上同步轴145是否可以再次分离。
88.为此，在本技术的一些优选的实施例中，可以通过喷砂处理或涂布摩擦涂层等方式，令限位销1443的外周面以及限位槽1451的内壁具有微起伏结构，该微起伏结构将使得限位销1443进入限位槽1451时产生竖向的摩擦力，且该摩擦力将随着两个垂直轴风机之间扭力的变化而变化。通过调节微起伏结构的粗糙度等具体参数，就可以调节对应的摩擦系数，使得在两个垂直轴风机之间的扭力大于预设的设计值时，上同步轴145对滑动轴144的摩擦力大于滑动轴144的重力，从而无需由控制模块147持续产生磁吸力就能够让离合模块保持在锁定状态，并在上述扭力小于预设的设计值时，利用滑动轴144的重力实现其与上同步轴145的自动脱离。
89.在一些风场变化较为剧烈的情况下，可能存在第一垂直轴风机11与第二垂直轴风机11’的转速差急剧增大的情况，并使限位销1443难以进入限位槽1451，因此，在一些优选的实施例中，所述转速同步单元14还包括减速模块，减速模块可以是围绕于风机转轴111、111’外部的刹车片，根据监测模块146获取的转速信息对转速较大的垂直轴风机进行刹车操作，以降低其转速(例如，将两个垂直轴风机的转速差从30转/分钟降低为5转/分钟)，从而使限位销1443更易于进入限位槽1451。
90.图13示出了在一些优选的实施例中，利用本技术提供的模块化风光海获能互补发电设备组成的海上发电系统的设备布设图，如图12所示，将多个模块化风光海获能互补发电设备通过第一连接模块41与第二连接模块42分别沿互相垂直的两个方向进行扩展连接，即可以组成规模更大的海上发电系统。图13仅示出了一种由3
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3个模块构成的发电系统，
在其他实施例中，也根据实际海况与发电需求，采用单排、单列、十字交叉等不同的扩展连接方式。
91.以上对本技术的具体实施方式作了详细介绍，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也属于本技术权利要求的保护范围。

技术特征：
1.一种模块化风光海获能互补发电设备，包括锚泊单元、光伏发电单元及4个耦合发电单元，其特征在于：所述4个耦合发电单元按照水平正方形阵型布设，每个耦合发电单元包括自下向上同轴地设置的波浪能模块、双转子无刷发电机及风能模块；所述波浪能模块包括中心转轴、振荡浮子及多个光轴导轨，所述中心转轴的外壁以及所述振荡浮子的轴心通孔的内壁具有互相配合的螺纹，所述光轴导轨与所述中心转轴平行且贯穿所述振荡浮子；所述风能模块包括第一垂直轴风机，所述双转子无刷发电机的一个转子与所述中心转轴的上端固定连接，另一个转子与所述第一垂直轴风机的风机转轴的下端固定连接；所述锚泊单元用于使所述模块化风光海获能互补发电设备漂浮并锚定于海面。2.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：每个所述双转子无刷发电机位于外侧的转子可转动地装配于第一连接模块中，每个光轴导轨的上端固定安装于所述第一连接模块中；每个所述中心转轴的下端可转动地装配于第二连接模块中，每个光轴导轨的下端固定安装于所述第二连接模块中。3.根据权利要求2所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：每个所述第一连接模块以及每个所述第二连接模块均具有一对竖向连接圆板及两对水平连接圆板；所述竖向连接圆板具有贯穿轴心的通孔，每一对所述水平连接圆板的轴心连线互相垂直且均与所述竖向连接圆板的轴心连线垂直；所述竖向连接圆板与所述水平连接圆板通过u型连接件固定连接。4.根据权利要求3所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：每个第一连接模块通过第一连接杆与其他第一连接模块固定连接；两个相对的第一连接杆之间固定连接有多个光伏支架，光伏发电单元架设于所述光伏支架上。5.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：所述光轴导轨的两端套设有限位柱。6.根据权利要求2所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于，所述锚泊单元包括：多个第二连接杆，所述第二连接杆的两端分别与第二连接模块固定连接；以及，多个锚链及锚爪，每个锚链的上端与所述第二连接模块的下端固定连接，所述锚链的下端与所述锚爪固定连接；所述模块化风光海获能互补发电设备在所述第二连接杆的浮力及所述锚链的拉力的共同作用下漂浮并锚定于海面。7.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：所述风能模块还包括第二垂直轴风机，所述第二垂直轴风机同轴地设置于所述第一垂直轴风机上方，且与所述第一垂直轴风机的旋转方向相反。8.根据权利要求7所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机通过转速同步单元同轴地连接，所述转速
同步单元在所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速差超过预设的阈值时使所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速切换为相同。9.根据权利要求8所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：所述转速同步单元包括转向切换模块、离合模块、监测模块、控制模块及外壳；所述转向切换模块包括沿水平方向对向设置的两个水平锥齿轮以及沿竖直方向对向设置的两个竖直锥齿轮，所述水平锥齿轮与所述竖直锥齿轮互相啮合地转动，下方的竖直锥齿轮与所述第一垂直轴风机同轴地固定连接；所述离合模块的下端与上方的竖直锥齿轮固定连接，所述离合模块的上端与所述第二垂直轴风机固定连接；所述监测模块用于监测所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速；所述控制模块在所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速差超过预设的阈值时，使所述离合模块从分离状态切换为锁定状态；所述外壳用于容置所述转向切换模块、离合模块、监测模块及控制模块；各个外壳通过第三连接杆固定连接。10.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：所述正方形阵型的四条边上任意相邻的两个第一垂直轴风机的旋转方向相反。

技术总结
本申请提供一种模块化风光海获能互补发电设备，包括锚泊单元、光伏发电单元及4个耦合发电单元；4个耦合发电单元按照水平正方形阵型布设，每个耦合发电单元包括自下向上同轴地设置的波浪能模块、双转子无刷发电机及风能模块；波浪能模块包括中心转轴、振荡浮子及多个光轴导轨，风能模块包括第一垂直轴风机，双转子无刷发电机的一个转子与中心转轴的上端固定连接，另一个转子与第一垂直轴风机的风机转轴的下端固定连接；锚泊单元用于使所述模块化风光海获能互补发电设备漂浮并锚定于海面。本申请提供的风光海获能互补发电设备能够对风能-太阳能-波浪能进行多能综合互补，降低了能源采集成本，提高了海洋新能源获能的稳定性。提高了海洋新能源获能的稳定性。提高了海洋新能源获能的稳定性。


技术研发人员：何广华 栾政晓 张志刚 刘朝纲
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：2023.01.09
技术公布日：2023/7/4