一种潮流能发电系统的制作方法

1.本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种潮流能发电系统。


背景技术：

2.2020年以来，以英国、法国为代表的欧美发达国家在积极引导和推进潮流能的开发利用，相关技术进入快速发展时期。由于西方发达国家起步较早，对发电机组的研究较为深入，特别是对水平轴潮流能发电机组的研究最为深入，最大单机容量达到1.5mw，逐步进入商业化阶段。
3.目前，现有的潮流能发电机组多以桩柱式为主，但桩柱式结构由于桩体与海底结合，存在结构庞大不利于发电机组的运输或维护。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的潮流能发电机多以桩柱式为主，存在结构庞大不利于发电机组的运输或维护的缺陷，从而提供一种潮流能发电系统。
5.为了解决上述问题，本发明提供了一种潮流能发电系统，包括：
6.若干组发电组件，每一组发电组件由若干台发电机组围合而成，每一发电机组包括主船体，所述主船体适于漂浮于海平面上方。
7.可选地，所述发电组件的形状为“o”形或“t”形。
8.可选地，每一发电组件沿潮流方向布置的相邻发电机组的间距大于或等于发电机组的4倍叶轮直径，每一发电组件垂直潮流方向布置的相邻发电机组的间距大于或等于2倍叶轮直径。
9.可选地，每一发电组件沿潮流方向布置的发电机组的中心轴线相同。
10.可选地，相邻的发电机组间通过连接结构相连，所述连接结构包括连接架和换向架，所述连接架或换向架与主船体固定连接。
11.可选地，所述发电机组还包括对称设于主船体两侧的支架，所述支架的一端与主船体转动连接、另一端设有水轮机，所述水轮机设有叶轮。
12.可选地，每一所述支架与主船体间均设有摇臂提升结构，所述摇臂提升结构包括转动连接的摇臂梁和水平梁，所述摇臂梁的一端固定于主船体上，所述水平梁的一端固定于支架上。
13.可选地，所述摇臂提升结构还包括伸缩杆、以及驱动伸缩杆运动的驱动件，所述摇臂梁与水平梁间设有转轴，所述伸缩杆的伸缩端与转轴连接。
14.可选地，所述水轮机内设有发电结构，所述发电结构包括发电机、以及与发电机连接的输电线。
15.可选地，还包括系泊结构，所述系泊结构包括固定于海床上的系泊基础、以及设于系泊基础与主船体间的系泊缆。
16.本发明技术方案，具有如下优点：
17.1.本发明提供的潮流能发电系统，包括：若干组发电组件，每一组发电组件由若干台发电机组围合而成，每一发电机组包括主船体，主船体适于漂浮于海平面上方。主船体接近中性浮力，可悬浮在水中或漂浮在水面上，便于在水中组装、运输、拆卸和维护，相较于桩柱式结构，极大地减轻了运输或维护的压力，具有明显的经济效益。
18.2.本发明提供的潮流能发电系统，发电组件的形状为“o”形或“t”形，o形或t形排列，以将同一发电组件内的不同发电机组进行间隔设置，使每一发电机组的利用效率达到最大化。
19.3.本发明提供的潮流能发电系统，每一发电组件沿潮流方向布置的相邻发电机组的间距大于或等于发电机组的4倍叶轮直径，以防止潮流上方的发电机组产生的尾流影响到潮流下方的发电机组，每一发电组件垂直潮流方向布置的相邻发电机组的间距大于或等于2倍叶轮直径，以防止相邻的发电机组尾迹在混合后产生过大的推力。
20.4.本发明提供的潮流能发电系统，每一发电组件沿潮流方向布置的发电机组的中心轴线相同，以便于潮流下方的发电机组利用潮流上方发电机组产生的水流的加速流。
21.5.本发明提供的潮流能发电系统，相邻的发电机组间通过连接结构相连，连接结构包括连接架和换向架，连接架或换向架与主船体固定连接，通过连接结构实现相连的发电机组的连接，进而围合形成发电组件。
22.6.本发明提供的潮流能发电系统，发电机组还包括对称设于主船体两侧的支架，支架的一端与主船体转动连接，另一端设有水轮机，水轮机设有叶片，以使支架可以相对于主船体进行转动。
23.7.本发明提供的潮流能发电系统，每一支架与主船体间均设有摇臂提升结构，摇臂提升结构包括转动连接的摇臂梁和水平梁，摇臂梁的一端固定于主船体上，水平梁的一端固定于支架上，以实现摇臂提升结构分别与主船体、支架的连接。
24.8.本发明提供的潮流能发电系统，摇臂提升结构还包括伸缩杆、以及驱动伸缩杆运动的驱动件，摇臂梁与水平梁间设有转轴，伸缩杆的伸缩端与转轴连接，以通过伸缩杆伸缩带动转轴进行运动，再由转轴带动摇臂梁和水平梁间转变角度，从而实现支架相对于主船体间的转动。
25.9.本发明提供的潮流能发电系统，水轮机内设有发电结构，发电结构包括发电机、以及与发电机连接的输电线，以将发电机发出的电输送至外部。
26.10.本发明提供的潮流能发电系统，还包括系泊结构，系泊结构包括固定于海床上的系泊基础、以及设于系泊基础与主船体间的系泊缆，系泊基础以起到固定作用。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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。
28.图1为本发明的实施方式中提供的潮流能发电系统的发电机组的结构示意图；
29.图2为本发明的实施方式中提供的摇臂提升结构的结构示意图；
30.图3本发明的实施方式中提供的摇臂提升结构的摇臂梁的结构示意图；
31.图4为本发明的实施方式中提供的摇臂提升结构的水平梁的结构示意图；
32.图5为本发明的实施方式中提供的潮流能发电系统的“o”形发电组件和“t”形发电组件连接的结构示意图；
33.图6为本发明的实施方式中提供的连接结构的连接架的结构示意图；
34.图7为本发明的实施方式中提供的连接结构的换向架的结构示意图；
35.图8为本发明的实施方式中提供的潮流能发电系统的示意图；
36.图9为本发明的实施方式中提供的连接结构的ⅰ形形态的示意图；
37.图10为本发明的实施方式中提供的连接结构的ⅱ形形态的示意图。
38.附图标记说明：1、主船体；101、后端接口；102、甲板；103、升降梯；104、前端接口；2、支架；3、摇臂提升结构；301、摇臂梁；302、水平梁；303、伸缩杆；304、驱动件；4、水轮机；5、发电组件；6、连接架；7、换向架；8、系泊基础；9、系泊缆。
具体实施方式
39.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
40.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
41.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“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，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
43.实施例1
44.本发明提供的潮流能发电系统，包括：若干组发电组件5，每一组发电组件5由若干台发电机组围合而成，每一发电机组包括主船体1，主船体1适于漂浮于海平面上方。主船体1接近中性浮力，可悬浮在水中或漂浮在水面上，便于在水中组装、运输、拆卸和维护，相较于桩柱式结构，极大地减轻了运输或维护的压力，具有明显的经济效益。
45.实施例2
46.如图1－图10所示的潮流能发电系统的一种具体实施方式，包括：若干组相互连接的发电组件5，其中，每一发电组件5分别由四台发电机组围合而成。
47.为最大限度地利用潮流，如图5、图8所示，发电组件5的形状为“o”形或“t”形排列。为连接相邻的发电组件5，同一发电组件5内的发电机组间均连接有连接结构，连接结构包括长度为l1的连接架6和角度为α的换向架7。需要注意的是，为围合形成“o”形或“t”形排
列，如图8、图9和图10所示，每一发电组件5内连接结构分为两种形态，即，ⅰ形和ⅱ形。为避免相邻的发电组件5的位置干涉，如图8所示，每一发电组件5沿潮流方向布置的相邻发电机组的间距l2等于发电机组的4倍叶轮直径，以防止潮流上方的发电机组产生的尾流影响到潮流下方的发电机组，每一发电组件5垂直潮流方向布置的相邻发电机组的间距l3等于2倍叶轮直径，以防止相邻的发电机组尾迹在混合后产生过大的推力。需要注意的是，每一发电组件5沿潮流方向布置的发电机组的中心轴线相同。
48.如图1所示，发电组件5包括圆柱形的主船体1，设有对称主船体1两侧的支架2，即，主船体1的一侧分别转动设有一个支架2，每一支架2远离主船体1的一端均设有一个水轮机4，水轮机4设有转动连接的叶轮，叶轮上的每一叶片通过旋转变桨轴承与轮毂连接，叶片上涂有防污涂层。为使叶片适应潮流的方向，每一叶片上均设有单独变桨结构，单独变桨结构中设有转向电机，以使叶片进行180
°
旋转响应潮流变化、调节叶片受到的扭矩载荷。如图1所示，主船体1上设有甲板102以供人员进行走动和施工，还设有升降梯103便于人员进出主船体1的内部。此外，每一主船体1分别设有前端接口104和后端接口101，以与连接架6或换向架7固定连接。
49.为驱动支架2相对于主船体1进行转动，如图1、图2、图3、图4和图5所示，每一支架2与主船体1间均设有摇臂提升结构3，摇臂提升结构3包括转动连接的摇臂梁301和水平梁302，其中，摇臂梁301的一端固定于主船体1上、水平梁302的一端固定于支架2上，摇臂梁301与水平梁302间设有转轴。如图2，摇臂提升结构3还包括伸缩杆303、以及驱动伸缩杆303进行伸缩运动的驱动件304，伸缩杆303的伸缩端与转轴连接。具体的，驱动件304为油缸、伸缩杆303为液压杆。为实时感应支架2的状态，支架2的远离主船体1的一端设有感应器，以感应支架2的角度。为固定主船体1，还包括系泊结构，系泊结构固定于海床上的系泊基础8、以及设于系泊基础8与主船体1支架2的系泊缆9，每一系泊基础8连接有4条系泊缆9，每一系泊缆9分别与主船体1的前端接口104或后端接口101连接。
50.为进行发电，水轮机4内设有发电机、以及与轮毂连接的齿轮箱，同时，水轮机4内还设有与发电机连接的输电线。为便于输送水轮机4产生的电能，主船体1内装有电力输出机(pto)，包括，转换器、变压器、控制开关，其中，多个主船体1可通过在连接架6和换向架7上布置线路共有同一套pto，以减少零部件的数量。
51.为实现整体控制，还包括控制器，其中，控制器分别与转向电机、驱动件304、感应器、转换器、变压器、控制开关通讯连接。
52.具体实施过程中，驱动件304通过驱动伸缩杆303进行伸缩，带动支架2相对于主船体1进行转动，待感应器感应到支架2到达预设角度后，驱动件304停止驱动伸缩杆303进行运动。控制器控制单独变桨结构的转向电机带动叶片进行旋转，使每一叶片的俯仰角符合潮流方向。在潮流的带动下，水轮机4开始转动，带动发电机旋转进行发电，控制开关打开，发出的电经转换器输出至主船体1的公共直流母线并进入到电网转换器将直流电转换为交流电，进入高压开关柜输送至变压器上，升压后通过脐带电缆传输至岸上设施。需要注意的是，同一主船体1两侧的水轮机4在转动中的方向相反以维持主船体1的稳定性。
53.作为替代的实施方式，每一发电组件5沿潮流方向布置的相邻发电机组的间距还可大于发电机组的4倍叶轮直径。
54.作为替代的实施方式，每一发电组件5垂直潮流方向布置的相邻发电机组的间距
还可大于2倍叶轮直径。
55.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

技术特征：
1.一种潮流能发电系统，其特征在于，包括：若干组发电组件(5)，每一组发电组件(5)由若干台发电机组围合而成，每一发电机组包括主船体(1)，所述主船体(1)适于漂浮于海平面上方。2.根据权利要求1所述的潮流能发电系统，其特征在于，所述发电组件(5)的形状为“o”形或“t”形。3.根据权利要求2所述的潮流能发电系统，其特征在于，每一发电组件(5)沿潮流方向布置的相邻发电机组的间距大于或等于发电机组的4倍叶轮直径，每一发电组件(5)垂直潮流方向布置的相邻发电机组的间距大于或等于2倍叶轮直径。4.根据权利要求3所述的潮流能发电系统，其特征在于，每一发电组件(5)沿潮流方向布置的发电机组的中心轴线相同。5.根据权利要求1所述的潮流能发电系统，其特征在于，相邻的发电机组间通过连接结构相连，所述连接结构包括连接架(6)和换向架(7)，所述连接架(6)或换向架(7)与主船体(1)固定连接。6.根据权利要求3所述的潮流能发电系统，其特征在于，所述发电机组还包括对称设于主船体(1)两侧的支架(2)，所述支架(2)的一端与主船体(1)转动连接、另一端设有水轮机(4)，所述水轮机(4)设有叶轮。7.根据权利要求6所述的潮流能发电系统，其特征在于，每一所述支架(2)与主船体(1)间均设有摇臂提升结构(3)，所述摇臂提升结构(3)包括转动连接的摇臂梁(301)和水平梁(302)，所述摇臂梁(301)的一端固定于主船体(1)上，所述水平梁(302)的一端固定于支架(2)上。8.根据权利要求7所述的潮流能发电系统，其特征在于，所述摇臂提升结构(3)还包括伸缩杆(303)、以及驱动伸缩杆(303)运动的驱动件(304)，所述摇臂梁(301)与水平梁(302)间设有转轴，所述伸缩杆(303)的伸缩端与转轴连接。9.根据权利要求6所述的潮流能发电系统，其特征在于，所述水轮机(4)内设有发电结构，所述发电结构包括发电机、以及与发电机连接的输电线。10.根据权利要求1－9任一项所述的潮流能发电系统，其特征在于，还包括系泊结构，所述系泊结构包括固定于海床上的系泊基础(8)、以及设于系泊基础(8)与主船体(1)间的系泊缆(9)。

技术总结
本发明涉及海洋工程技术领域，具体涉及一种潮流能发电系统。一种潮流能发电系统，包括：若干组发电组件，每一组发电组件由若干台发电机组围合而成，每一发电机组包括主船体，所述主船体适于漂浮于海平面上方。本发明解决了潮流能发电机多以桩柱式为主，存在结构庞大不利于发电机组的运输或维护的问题，从而提供一种潮流能发电系统。潮流能发电系统。潮流能发电系统。


技术研发人员：戴维冬 徐海滨 沈勇 张以胜 苏礼邦 祝文龙 周元星 陆翔宇
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司 上海东华工程咨询有限公司
技术研发日：2023.02.10
技术公布日：2023/6/14