一种潮流能水轮机以及潮流/风力发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及潮流能发电技术领域，特别涉及一种潮流能水轮机以及潮流/风力发电系统。


背景技术：

2.潮流能是潮水在水平运动时所含有的动能，又称海流能。
3.在建设“海洋强国”、2030年实现“碳达峰”、2060年实现“碳中和”目标的背景下，海上潮流能开发成为我国可再生能源领域的发展热点。潮流能是海水在涨落潮周期运动中携带的流体动能，具有可预测性强、能量相对稳定、不产生碳排放等特点，是一种新兴的海洋可再生能源。
4.尽管我国潮流能技术已进入实海况示范运行阶段，但受航道、海工成本、装机规模及资源分布等的影响，潮流能独立开发成本仍然较高。可再生能源多存在开发成本高、能量密度低、供能不稳定等缺点，多能互补、集成优化是可再生能源的重要发展方向。
5.通过在资源富集区与其他近海工程如海上风电、跨海长桥等联合开发，进而降低海底电缆、海上升压等建设投入，是提高潮流能项目经济性、推动实现产业化发展的重要途径，在具备资源条件的海域，通过多个能种联合开发实现多能互补、集约用海、资源利用效益最大化，具有重要的社会效益和经济效益，拥有巨大的发展潜力。
6.目前常规的潮流能水轮机在工作时，其与潮流水的接触区域较小，使潮流水驱动水轮机转动工作时效率较低。
7.中国专利(公告号：cn103423091b；公告日：2015-11-25)公开了一种海上风能发电装置，该发电机构包括缆绳、挂钩、浮载体、下支柱、上立柱、风叶、转轴、发转机舱、内部加强板、外部加强板和连接螺栓，浮载体为船体结构，浮载体四周设有挂钩，缆绳拴在挂钩上，浮载体通过缆绳固定在海底并浮在工作海域，浮载体上面浇注有下支柱，下支柱上面通过连接螺栓装有上立柱，发转机舱装在上立柱顶部，转轴和发转机舱内的发转机相连，转轴上装有风叶，风叶通过转轴将动能传递给发转机。
8.上述专利文献公开的海上风能发电机构仅能利用海面上的风能进行发电，对于水下潮流能、波浪能等丰富的能源却不能利用，因此发电量较小、发电效率较低。本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种近海单桩风能、潮流能集成发电装置，本发明所要解决的技术问题是：如何使海面上的发电装置能够利用多种能源发电。
9.根据已公开的发电装置成本高、能量转化效率低，自我保护能力低，难以适应复杂的海况环境，容易损坏的问题，本发电装置在遇到极端天气时，其上潮流能发电机构中的叶轮能够旋转90
°
并收缩在一起，能够保护桨叶免受损害，或进一步通过内部设置的水泵带动装置下潜，防止遭受损害，尽可能提高装置的寿命。


技术实现要素：

10.本实用新型的主要目的在于提供一种潮流能水轮机，用以解决上述技术问题。
11.为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：
12.本实用新型实施例提供了一种潮流能水轮机，包括：支撑架、连接轴、连接板以及第一桨叶，所述连接轴活动设置在所述支撑架上，所述连接板与所述连接轴固定配合，所述第一桨叶设置在所述连接板的外侧，并朝向一指定方向弯曲，当潮流冲击第一桨叶和/或连接板时，所述连接板能够以连接轴的轴线的中心转动。
13.本实用新型实施例还提供了一种潮流/风力发电系统，包括潮流能发电机组、接入组以及风力发电机组，所述潮流能发电机组包括所述的潮流能水轮机。
14.与现有技术相比，本实用新型的优点包括：
15.1)本实用新型实施例提供的一种潮流能水轮机，能够增加连接板的受力，提高水轮机的转动速度，提高其获能效率；
16.2)本实用新型实施例提供的一种潮流能水轮机包括多个第一桨叶、第二桨叶，针对复杂的潮汐高速来流，多个第一浆叶、第二桨叶的朝向能够随着流速的变化而变化，从而使发电机构保持最高发电效率；
17.3)本实用新型实施例提供的一种潮流/风力发电系统，能够同时利用海面上的风能和水下潮流能来发电，发电效率高，发电量大。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1是本实用新型一典型实施案例中提供的一种潮流能水轮机的结构示意图；
20.图2是本实用新型一典型实施案例中提供的一种潮流/风力发电系统的原理示意图；
21.附图标记说明：
22.1、支撑架；2、连接轴；3、连接板；4、第一桨叶；5、环形筒；6、第二桨叶；7、槽。
具体实施方式
23.鉴于现有技术中的不足，本案发明人经长期研究和大量实践，得以提出本实用新型的技术方案。如下将对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
24.本实用新型实施例提供了一种潮流能水轮机，包括：支撑架、连接轴、连接板以及第一桨叶，所述连接轴活动设置在所述支撑架上，所述连接板与所述连接轴固定配合，所述第一桨叶设置在所述连接板的外侧，并朝向一指定方向弯曲，当潮流冲击第一桨叶和/或连接板时，所述连接板能够以连接轴的轴线的中心转动。
25.在一些较为具体的实施方案中，所述连接板为朝向一指定方向弯曲的弧形板。
26.在一些较为具体的实施方案中，所述水轮机还包括一环形筒和第二桨叶，所述环形筒的至少部分与所述连接板和/或所述连接轴连接，所述第二桨叶设置在所述环形筒的外侧。
27.在一些较为具体的实施方案中，所述第二桨叶朝向所述指定方向弯曲。
28.在一些较为具体的实施方案中，所述第一桨叶背离所述连接轴一侧具有一尖端。
29.在一些较为具体的实施方案中，所述第二桨叶背离所述连接轴一侧具有一尖端。
30.在一些较为具体的实施方案中，所述第一桨叶和所述第二桨叶背离所述连接轴一侧具有一尖端。
31.在一些较为具体的实施方案中，所述第一桨叶上还设置有一槽，所述第一桨叶具有一朝向弯曲方向设置的内侧壁面，所述槽设置在所述内侧壁面上。
32.在一些较为具体的实施方案中，所述第二桨叶上还设置有一槽，所述第二桨叶具有一朝向弯曲方向设置的内侧壁面，所述槽设置在所述内侧壁面上。
33.在一些较为具体的实施方案中，所述第一桨叶和第二桨叶上还设置有一槽，所述第一桨叶和第二桨叶具有一朝向弯曲方向设置的内侧壁面，所述槽设置在所述内侧壁面上。
34.在一些较为具体的实施方案中，所述连接板沿连接轴的周向等角度排列。
35.在一些较为具体的实施方案中，所述第一桨叶沿连接轴的周向等角度排列。
36.在一些较为具体的实施方案中，所述连接板沿连接轴的周向等角度排列。
37.在一些较为具体的实施方案中，所述连接板沿连接轴的周向等角度排列；所述第一桨叶沿连接轴的周向等角度排列；所述连接板沿连接轴的周向等角度排列。
38.在一些较为具体的实施方案中，所述连接板与所述环形筒为一体式设置。
39.本实用新型实施例还提供了一种潮流/风力发电系统，包括潮流能发电机组、接入组以及风力发电机组，所述潮流能发电机组包括所述的潮流能水轮机。
40.在一些较为具体的实施方案中，所述接入组包括换流器、电缆以及变压接入设备，所述换流器、电缆以及变压接入设备依次串联，所述换流器还与所述潮流能发电机组连接，并能够将潮流能发电机组发电转换为交流电，所述风力发电机组与变压设备连接。
41.如下将结合图1-图2以及具体实施案例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明，除非特别说明的之外，本实用新型实施例中所采用的电缆、海底电缆、换流器、低压接入柜等均为本领域技术人员已知的元器件，其均可以通过市购获得，在此不对其具体的结构和型号进行限定。
42.实施例1
43.请参阅图1，为本实施例中提供的一种潮流能水轮机，包括：支撑架1、连接轴2、连接板3以及第一桨叶4，所述连接轴2活动设置在所述支撑架1上，所述连接板3与所述连接轴2固定配合，所述第一桨叶4设置在所述连接板3的外侧，并朝向一指定方向弯曲，当潮流冲击第一桨叶4和/或连接板3时，所述连接板3能够以连接轴2的轴线的中心转动。本实用新型实施例提供的一种潮流能水轮机能够放置在海洋中，潮水涨退潮时，潮流水能够流经连接板3以及第一桨叶4，使连接板3一连接轴2的轴线为中心转动，所述第一桨叶4设置在所述连接板3的外侧，在潮流水流动时，第一桨叶4与潮流水接触，并使潮流水驱使所述连接板3转动，用以产生电能。常见的一般的水轮机中通过连接板3与潮流水的接触，设置的第一桨叶4能够增加与潮流水的接触面积，当潮流冲击第一桨叶4、连接板3中的至少一者时，能够增加连接板3的受力，能够提高水轮机的转动速度，提高其获能效率。
44.具体的，请参阅图1，所述连接板3可以为朝向一指定方向弯曲的弧形板。其中，这一指定方向可以为连接轴2周向的切线方向。
45.更进一步地，所述连接板3沿连接轴2的周向等角度排列。
46.进一步地，所述水轮机还可以包括一环形筒5和第二桨叶6，所述环形筒5的至少部分与所述连接板3和/或所述连接轴2连接，所述第二桨叶6设置在所述环形筒5的外侧。所述环形筒5可以经一连接件与连接轴2连接，也可以直接与连接板3连接。所述环形筒5具有一突出的弧形面，所述弧形面可以朝向背离连接轴2一侧突出，当潮流水冲击弧形面时更多的潮流水能够击打接触第二桨叶6。所述第二桨叶6设置在这一弧形面上并能够与潮流水接触，增加一种潮流能水轮机与潮流水的接触面积，进一步提高其获能效率。
47.更进一步地，所述连接板3与所述环形筒5可以为一体式设置。可理解的，请参阅图1，在本实施例中，一种潮流能水轮机可以包括两组连接板3，每组连接板3包括三个连接板3，三个所述连接板3沿连接轴2周向均匀设置在连接轴2上，两组所述连接板3沿连接轴2的轴线方向依次布置。请再次参阅图1，沿竖直方向布置的两组连接板3中的两个连接板3，其一者沿竖直方向的投影可以完全落入或部分落入或不落入另一者的范围。
48.本实用新型实施例提供的一种潮流能水轮机还可以包括多个第一桨叶4和第二桨叶6，针对复杂的潮汐高速来流，当潮汐水冲击第一桨叶4以及第二桨叶6时，第一桨叶4和第二桨叶6弯曲的内侧壁面形成缓冲空间，潮汐水能够冲击第一桨叶4和第二桨叶6的缓冲空间，而使连接轴2转动，因而使得多个第一浆叶4、第二桨叶6能够随着潮流水冲击方向的改变而变化转动方向，从而提高发电机构的发电时长，使发电机构保持最高发电效率。
49.更进一步地，所述第一桨叶4和/或所述第二桨叶6背离所述连接轴2一侧具有一尖端。在潮流水与第一桨叶4、第二桨叶6中的任一者接触时，其上设置的尖端能够减小其与水的阻力，并能够对潮流水其引导作用，使潮流水能够沿尖端进入第一桨叶4、第二桨叶6中任一者弯曲的内侧壁面上，能够提高潮流是对第一桨叶4、第二桨叶6中任一者的冲击效果，能够提高水轮机的转动速度，提高其获能效率。
50.更进一步地，所述第一桨叶4上还设置有一槽7，所述第一桨叶4具有一朝向弯曲方向设置的内侧壁面，所述槽7设置在所述内侧壁面上。可理解的，所述槽7设置在所述第一桨叶4的内侧壁面上，当潮流水冲击第一桨叶4时，潮流水能够汇聚于槽7中，提高潮流水对第一桨叶4的冲击力，能够使第一桨叶4的转动速度增加。
51.更进一步地，所述第一桨叶4沿连接轴2的周向等角度排列。
52.具体的，所述第二桨叶6可以朝向一指定方向弯曲，其中这一指定方向可以为连接轴2周向的切线方向。
53.更进一步地，所述第二桨叶6沿连接轴2的周向等角度排列。
54.更进一步地，所述第二桨叶6上还可以设置有一槽7，所述第二桨叶6具有一朝向弯曲方向设置的内侧壁面，所述槽7设置在所述内侧壁面上。可理解的，所述槽7设置在所述第二桨叶6的内侧壁面上，当潮流水冲击第二桨叶6时，潮流水能够汇聚于槽7中，提高潮流水对第二桨叶6的冲击力，能够使第二桨叶6的转动速度增加。
55.更进一步地，所述第一桨叶4和第二桨叶6上均设置有一槽7，所述第一桨叶4和第二桨叶6具有一朝向弯曲方向设置的内侧壁面，所述槽7设置在所述内侧壁面上，当潮流水冲击第一桨叶4以及第二桨叶6时，潮流水与第一桨叶4以及第二桨叶6的冲击力增加，使连接轴2以及其上的第一桨叶4和第二桨叶6同步转动速度增加，进一步提高水轮机的获能效率。
56.具体的，所述槽7的底壁的边缘处还设置有倒角。
57.实施例2
58.请参阅图2，为本实施例中提供的一种潮流/风力发电系统，包括潮流能发电机组、接入组以及风力发电机组，所述潮流能发电机组实施例1中所述的潮流能水轮机。潮流能发电机组所发出电力通过整流和逆变，输出与海上风力发电机组升压变相匹配的交流电，包括电压、频率、相位角。在实际应用时潮流能发电机组输出的电压为690vac，额定功率为120kw，实测最大功率为180kw。
59.进一步地，所述接入组包括换流器、电缆以及变压接入设备，所述换流器、电缆以及变压接入设备依次连接，所述换流器还与所述潮流能发电机组连接，并能够将潮流能发电机组发电转换为交流电，所述风力发电机组与变压设备连接。在潮流能机组和海上风电机组间海床上铺设低压海底电缆，将经潮流能发电机组电气设备转换过的交流电，通过低压海底电缆传输至就近海上风力发电机的底层平台内。通过一变压接入设备，所述变压接入设备可以为低压接入柜，将潮流能发电机组经换流器接至升压变低压母线。根据附近海上风电场升压站升压变的型号和额定容量，调整合适的二次绕组额定电压。由于潮流能机组额定功率接入该系统后不超过升压变额定容量，因此潮流能发电机组输电可就近通过海上风电线路送入升压站。不仅能够将水上来能与水下来能综合利用，提高海域利用率，实现集约用海，还能够通过两种相对独立的能量来源实现多能互补，改善输电品质，可以使用海底电缆连接潮流能发电机组以及风力发电机组，能够摊薄海底电缆、海上升压站等开发建设成本；利用潮流能发电周期性强的特点，增加海上风电机组备用电回路。
60.本实用新型实施例提供的潮流/风力发电系统，能够同时利用海面上的风能和水下潮流能来发电，发电效率高，发电量大。
61.应当理解，上述实施例仅为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

技术特征：
1.一种潮流能水轮机，其特征在于，包括：支撑架(1)、连接轴(2)、连接板(3)以及第一桨叶(4)，所述连接轴(2)活动设置在所述支撑架(1)上，所述连接板(3)与所述连接轴(2)固定配合，所述第一桨叶(4)设置在所述连接板(3)的外侧，并朝向一指定方向弯曲，当潮流冲击第一桨叶(4)和/或连接板(3)时，所述连接板(3)能够以连接轴(2)的轴线的中心转动。2.根据权利要求1所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述连接板(3)为朝向一指定方向弯曲的弧形板。3.根据权利要求1所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述水轮机还包括一环形筒(5)和第二桨叶(6)，所述环形筒(5)的至少部分与所述连接板(3)和/或所述连接轴(2)连接，所述第二桨叶(6)设置在所述环形筒(5)的外侧。4.根据权利要求3所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述第二桨叶(6)朝向所述指定方向弯曲。5.根据权利要求3所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述第一桨叶(4)和/或所述第二桨叶(6)背离所述连接轴(2)一侧具有一尖端。6.根据权利要求5所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述第一桨叶(4)和/或第二桨叶(6)上还设置有一槽(7)，所述第一桨叶(4)和/或第二桨叶(6)具有一朝向弯曲方向设置的内侧壁面，所述槽(7)设置在所述内侧壁面上。7.根据权利要求3所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述连接板(3)沿连接轴(2)的周向等角度排列。8.根据权利要求3所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述第一桨叶(4)沿连接轴(2)的周向等角度排列；和/或，所述第二桨叶(6)沿连接轴(2)的周向等角度排列。9.根据权利要求3所述的一种潮流能水轮机，其特征在于：所述连接板(3)与所述环形筒(5)为一体式设置。10.一种潮流/风力发电系统，包括潮流能发电机组、接入组以及风力发电机组，其特征在于：所述潮流能发电机组包括权利要求1-8任一项所述的潮流能水轮机。

技术总结
本实用新型公开了一种潮流能水轮机以及潮流/风力发电系统。所述的一种潮流能水轮机包括支撑架、连接轴、连接板以及第一桨叶。所述的一种潮流/风力发电系统，包括潮流能发电机组、接入组以及风力发电机组，所述潮流能发电机组包括所述的潮流能水轮机。本实用新型实施例提供的一种潮流能水轮机，能够增加连接板的受力，提高水轮机的转动速度，提高其获能效率。本实用新型实施例提供的一种潮流/风力发电系统，能够增加连接板的受力，提高水轮机的转动速度，提高其获能效率。提高其获能效率。提高其获能效率。


技术研发人员：冯茹鸣 林清云 袁泽宇 谢宇 韩飞 倪玲玲
受保护的技术使用者：杭州本创科技有限公司
技术研发日：2023.03.02
技术公布日：2023/6/27