本技術(shù)涉及海洋能源開發(fā)，尤其涉及一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、隨著全球能源需求的不斷增長和環(huán)境保護的日益重視，海洋可再生能源作為一種清潔、高效的能源形式，得到了廣泛關(guān)注和研究，海洋能源主要包括風(fēng)能、波浪能、潮汐能等，其中海洋風(fēng)能和波浪能因其資源豐富、分布廣泛而備受青睞。

2、目前，現(xiàn)有風(fēng)能和波浪能的開發(fā)大多為單一能源獨立開發(fā)的方式，但海洋風(fēng)能和波浪能資源空間分布上存在一定的相似性，這使得在進行單一的海洋風(fēng)能的開發(fā)時，因風(fēng)力發(fā)電機和葉片通常安裝在浮筒上，受海浪的影響較大，容易產(chǎn)生較大的運動響應(yīng)，影響風(fēng)機的發(fā)電效率和安全性，而在波浪能發(fā)電裝置時直接利用海浪運動進行能量轉(zhuǎn)換，但在海洋中運行時，會受海浪和風(fēng)力的雙重影響，裝置的穩(wěn)定性會受到較大影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本實用新型的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中采用單一能源獨立開發(fā)，運行穩(wěn)定性能差和能源利用效率低的問題，而提出的一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了如下技術(shù)方案：

3、一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)力機，所述風(fēng)力機的底部固定連接有塔架結(jié)構(gòu)，所述塔架結(jié)構(gòu)的外表面靠近底部的位置固定連接有多個橫向支撐桿和斜向支撐桿，所述斜向支撐桿遠離塔架結(jié)構(gòu)的一端固定連接有浮力筒和壓載液艙，所述浮力筒與壓載液艙的頂部進行固定連接，所述浮力筒的頂部靠近中心的位置開設(shè)有通風(fēng)孔，所述壓載液艙的外表面開設(shè)有連通孔，所述浮力筒的外表面靠近底部的位置開設(shè)有透空孔，振蕩水柱波浪能轉(zhuǎn)換裝置安裝于浮力筒內(nèi)，由渦輪發(fā)電組件和波能俘獲系統(tǒng)組成,渦輪發(fā)電組件由空氣渦輪發(fā)電機和威爾士空氣透平組成,波能俘獲系統(tǒng)上部為垂向孔道，并通過四個空氣孔道與安裝孔道及渦輪發(fā)電組件相連通，下部為振蕩水柱腔室，并通過透空孔與外部海水連通，振蕩水柱波浪能裝置通過波浪驅(qū)動氣室內(nèi)水柱上下振蕩，壓縮空氣產(chǎn)生往復(fù)的空氣流，同時，需要根據(jù)裝機地點的風(fēng)資源特征，選取風(fēng)力機參數(shù)，依據(jù)風(fēng)力機的空氣動力學(xué)設(shè)計載荷和波浪環(huán)境荷載，優(yōu)化風(fēng)力機和半潛式支撐基礎(chǔ)主尺度，并根據(jù)裝機地點的波浪統(tǒng)計特征，優(yōu)化選取振蕩水柱腔室的尺寸和渦輪發(fā)電組件，確保波能裝置能夠在主波浪頻率附近發(fā)生共振，確保最大的波能俘獲能力。

4、優(yōu)選的，所述浮力筒的內(nèi)部固定連接有內(nèi)空心浮筒，所述內(nèi)空心浮筒的外表面靠近頂部的位置開設(shè)有空氣孔道，所述內(nèi)空心浮筒靠近空氣孔道頂部的位置開設(shè)有垂向孔道，所述內(nèi)空心浮筒靠近垂向孔道的頂部的位置開設(shè)有安裝孔道。

5、優(yōu)選的，所述浮力筒的內(nèi)側(cè)與內(nèi)空心浮筒的外表面組成有振蕩水柱腔室，所述振蕩水柱腔室的底部通過透空孔與外界相連通。

6、優(yōu)選的，相鄰兩個所述壓載液艙之間固定連接有底部支撐桿，相鄰兩個所述浮力筒之間也固定連接有橫向支撐桿。

7、優(yōu)選的，所述安裝孔道的內(nèi)側(cè)固定連接有防護組件，所述防護組件的中部連接有渦輪發(fā)電組件，所述防護組件分布在渦輪發(fā)電組件的頂部及底部，所述安裝孔道的頂部與通風(fēng)孔相連通。

8、優(yōu)選的，所述振蕩水柱腔室的底部安裝有緩坡式收縮水道結(jié)構(gòu)，所述振蕩水柱腔室靠近頂部的部分與內(nèi)空心浮筒相連通，所述壓載液艙可以在往復(fù)空氣流的作用下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

9、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型提供了一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，具備以下有益效果：

10、1、該風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，通過設(shè)有風(fēng)力機和浮力筒，實現(xiàn)了海上風(fēng)能和波浪能的聯(lián)合開發(fā)，提高海上可再生能源的開發(fā)和利用效率，浮力筒的內(nèi)部機構(gòu)以及壓載液艙增加了風(fēng)力機的附加質(zhì)量和附加阻尼，有助于降低浮式基礎(chǔ)的運動響應(yīng)，從而保證整體運動穩(wěn)定性，提升對海上風(fēng)能和波浪能的綜合開發(fā)能力。

11、2、該風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，通過設(shè)有浮力筒和壓載液艙，連通孔和透空孔的開設(shè)既能夠允許波浪進入到內(nèi)空心浮筒內(nèi)搭配渦輪發(fā)電組件產(chǎn)生電能，又削弱了浮式基礎(chǔ)的水平波浪荷載和力矩，提升集成結(jié)構(gòu)縱蕩和縱搖方向的穩(wěn)定性，同時采用透空結(jié)構(gòu)360度環(huán)形布置，實現(xiàn)了波浪能裝置對各個方向的波浪能量的吸收，壓載液艙上開設(shè)有連通孔能夠?qū)崿F(xiàn)壓載液艙內(nèi)部液體與外界海水的交換，流體通過孔洞結(jié)構(gòu)時產(chǎn)生能量耗散，不僅可以降低波浪荷載而且有助于提升集成設(shè)備整體的運動穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)力機(1)，其特征在于，所述風(fēng)力機(1)的底部固定連接有塔架結(jié)構(gòu)(2)，所述塔架結(jié)構(gòu)(2)的外表面靠近底部的位置固定連接有多個橫向支撐桿(4)和斜向支撐桿(5)，所述斜向支撐桿(5)遠離塔架結(jié)構(gòu)(2)的一端固定連接有浮力筒(3)和壓載液艙(7)，所述浮力筒(3)與壓載液艙(7)的頂部進行固定連接，所述浮力筒(3)的頂部靠近中心的位置開設(shè)有通風(fēng)孔(8)，所述壓載液艙(7)的外表面開設(shè)有連通孔(9)，所述浮力筒(3)的外表面靠近底部的位置開設(shè)有透空孔(10)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浮力筒(3)的內(nèi)部固定連接有內(nèi)空心浮筒(11)，所述內(nèi)空心浮筒(11)的外表面靠近頂部的位置開設(shè)有空氣孔道(12)，所述內(nèi)空心浮筒(11)靠近空氣孔道(12)頂部的位置開設(shè)有垂向孔道(14)，所述內(nèi)空心浮筒(11)靠近垂向孔道(14)的頂部的位置開設(shè)有安裝孔道(17)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述浮力筒(3)的內(nèi)側(cè)與內(nèi)空心浮筒(11)的外表面組成有振蕩水柱腔室(13)，所述振蕩水柱腔室(13)的底部通過透空孔(10)與外界相連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰兩個所述壓載液艙(7)之間固定連接有底部支撐桿(6)，相鄰兩個所述浮力筒(3)之間也固定連接有橫向支撐桿(4)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述安裝孔道(17)的內(nèi)側(cè)固定連接有防護組件(16)，所述防護組件(16)的中部連接有渦輪發(fā)電組件(15)，所述防護組件(16)分布在渦輪發(fā)電組件(15)的頂部及底部，所述安裝孔道(17)的頂部與通風(fēng)孔(8)相連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述振蕩水柱腔室(13)的底部安裝有緩坡式收縮水道結(jié)構(gòu)，所述振蕩水柱腔室(13)靠近頂部的部分與內(nèi)空心浮筒(11)相連通，所述壓載液艙(7)可以在往復(fù)空氣流的作用下旋轉(zhuǎn)發(fā)電。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開了一種風(fēng)能和波浪能集成發(fā)電系統(tǒng)的動能回收結(jié)構(gòu)，包括風(fēng)力機，所述風(fēng)力機的底部固定連接有塔架結(jié)構(gòu)，所述塔架結(jié)構(gòu)的外表面靠近底部的位置固定連接有多個橫向支撐桿和斜向支撐桿，所述斜向支撐桿遠離塔架結(jié)構(gòu)的一端固定連接有浮力筒和壓載液艙，所述浮力筒與壓載液艙的頂部進行固定連接，所述浮力筒的頂部靠近中心的位置開設(shè)有通風(fēng)孔，所述壓載液艙的外表面開設(shè)有連通孔。本技術(shù)，通過設(shè)有風(fēng)力機和浮力筒，浮力筒的內(nèi)部機構(gòu)以及壓載液艙增加了風(fēng)力機的附加質(zhì)量和附加阻尼，有助于降低浮式基礎(chǔ)的運動響應(yīng)，從而保證整體運動穩(wěn)定性，提升對海上風(fēng)能和波浪能的綜合開發(fā)能力。

技術(shù)研發(fā)人員：周宇,錢坤,寧德志
受保護的技術(shù)使用者：大連理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：20240826
技術(shù)公布日：2025/5/15