海洋能综合利用浮式能源岛装置及其工作与维护方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及海洋能开发领域，提供了一种海洋能综合利用浮式能源岛装置及其工作与维护方法，集成布置了大型海上风力发电机、太阳能发电模块、潮流能发电模块和波浪能发电模块，以及氢能、合成燃料和生物质能生产模块，实现了多种海洋能源综合利用和互补，并具有快速投运功能和避险维修收放功能，可解决传统海洋能利用装置发电稳定性差、功率密度低、适应范围小等问题。小等问题。小等问题。

【技术实现步骤摘要】
海洋能综合利用浮式能源岛装置及其工作与维护方法


[0001]本专利技术涉及海洋能开发领域，具体地，涉及一种海洋能综合利用浮式能源岛装置及其工作与维护方法。

技术介绍

[0002]我国东部沿海地区经济发达，为能源调入地区，消耗巨大，能源供应长期处于紧张状况，且受到西部能源输出地区制约，缺乏应急能源供给，迫切需要建立大型能源基地。因地制宜开发海洋可再生能源，包括海上风能、太阳能、波浪能、潮流能等，可以有效替代化石能源，减少能源对外依存度，逐步实现能源自足。海洋可再生能源开发以主要以单一能源发电装置为主，如海上风力发电平台、潮流能发电驳船等，其存在发电稳定性差、功率密度低、建设或布放困难、恶劣海况影响损坏等问题。
[0003]为解决上述海洋能开发难题，现有技术CN110945234A提出了一种海上能源岛装置，通过在六角形半潜式平台上布置风力发电机、太阳能面板500、潮流能发电机等装置，实现了海洋能集成综合利用。但是该装置采用大型六角形半潜式平台，不具备自航能力且拖航机动性较差，不适用于近海的往复潮流海域；现有技术CN114537607A提出了一种浮式风机制氢一体化装置，在三角浮式基础上布置风力发电机、太阳能面板500和海水淡化制氢装置，可实现海上风能、太阳能就地制氢存储，但该装置未结合潮流能和波浪能发电设备，功率密度较低，且不具备机动能力；现有技术CN217206714U提出了一种海上多能源互补发电集成系统，同样采用三角浮式基础，布置风力发电机、太阳能面板500和波浪能发电装置，但不具备制氢等二次能源生产能力，且该平台适用于深水海域，不具备机动能力；现有技术CN110805524B提出了一种海上太阳能、风能和波浪能互补发电设备，整体通过在浮筒式平台上布置垂直轴风力发电装置、太阳能面板500和波浪能发电装置，实现多种海洋能互补，且具有一定回收避风功能。但该装置采用的垂直轴小型风力发电机效率较低，仅能利用近海面的低速海风，能量利用率和装置功率密度较低。
[0004]综上所述，工程上亟需一种具有快速投运功能、功率密度高、适应多海况多工况的海洋能综合利用装置。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种海洋能综合利用浮式能源岛装置及其工作与维护方法，浮式能源岛装置能够集成布置了大型海上风力发电机、太阳能发电模块、潮流能发电模块和波浪能发电模块，以及氢能、合成燃料和生物质能生产模块，实现了多种海洋能源综合利用和互补，并具有快速投运功能和避险维修收放功能，可解决传统海洋能利用装置发电稳定性差、功率密度低、适应范围小等问题。
[0006]根据本专利技术提供的一种海洋能综合利用浮式能源岛装置，包括多体船型浮式平台、单点锚泊装置、海洋能发电装置、多工况控制装置；
[0007]所述多体船型浮式平台采用船型结构；
[0008]所述单点锚泊装置布置于多体船型浮式平台的船艏位置；
[0009]所述多体船型浮式平台通过单点锚泊装置延伸出的若干锚链与布置于海底的固定锚相接，实现在水平面内绕着单点锚泊装置转动；
[0010]所述海洋能发电装置设置有若干发电模块实现输出电能；所述发电模块布置于多体船型浮式平台内；
[0011]所述海洋能发电装置通过所述多工况控制装置在多体船型浮式平台上实现一体化协调运作。特别地，多工况控制装置主要是将多个发电模块、浮式能源岛装置其他各部分装置的机械控制、数据信息化处理、智能化协调运作等功能，实现一体式集成的控制系统。
[0012]优选地，所述多工况控制装置包含采集系统、控制中枢和执行模块；所述控制中枢根据所述采集系统收集的机构实时运行数据和环境数据，进行自主数据处理分析，输出自主运行指令；同时结合人工实时监控，输出人工操作指令；所述执行系统执行所述自主运行指令和人工操作指令。
[0013]优选地，还包括二次能源生产装置、供电装置、储能装置；
[0014]所述二次能源生产装置、供电装置、储能装置布置于所述多体船型浮式平台上；
[0015]所述供电装置将海洋能发电装置的电能进行转化、输送；
[0016]所述二次能源生产装置利用所述海洋能发电装置的电能实现生产能源；
[0017]所述储能装置存储所述海洋能发电装置的电能、所述二次能源生产装置所生产的能源；
[0018]所述海洋能发电装置、二次能源生产装置、供电装置、储能装置通过所述多工况控制装置在多体船型浮式平台上实现一体化协调运作。
[0019]优选地，所述多体船型浮式平台包括布置于内部的水密舱室、中央主船体、并列布置于中央主船体两侧的片体；
[0020]所述单点锚泊装置布置于中央主船体的船艏位置；
[0021]所述水密舱室用于装载设备、作压载水舱使用；
[0022]优选地，海洋能发电装置包含风能发电模块，太阳能发电模块，潮流能发电模块、波浪能发电模块；
[0023]所述风能发电模块包括风机塔筒底座、两台大型风力发电机；两台所述大型风力发电机分别布置于左右两个片体上，风机塔筒底座与片体刚性相接，风力发电机与风机塔筒底座之间活动相接，具体可通过螺栓法兰活动连接，实现所述风力发电机的直立或水平放倒；
[0024]所述太阳能发电模块设有若干布置于多体船型浮式平台上的太阳能面板；
[0025]所述潮流能发电模块包括潮流能水轮机、旋转梁、水轮机连接梁；潮流能水轮机通过水轮机连接梁刚性连接于旋转梁上，所述旋转梁的两端连接于主船体和片体之间，并能够绕旋转梁的轴心旋转，带动固定于旋转梁上的潮流能水轮机向上旋转；
[0026]所述波浪能发电模块设有布置于多体船型浮式平台上的浮子升降滑轨；所述波浪能发电模块固定于浮子升降滑轨上，并且能够沿着浮子升降滑轨滑动，实现波浪能发电模块浮子接触水面发电状态和离开水面避险维修状态的转换。
[0027]优选地，所述风能发电模块还包括布置于风力发电机的片体上方、风力发电机后方的风机倒竖装置；
[0028]所述风机倒竖装置包括倒竖装置油缸、倒竖装置抱箍、倒竖装置底座、倒竖机械臂；
[0029]所述倒竖装置底座与风力发电机塔筒底部在铰接点处铰接，使得风力发电机能够绕倒竖装置底座旋转；
[0030]所述倒竖机械臂的一端连接于所述铰接点，使得倒竖机械臂能够绕铰接点旋转；
[0031]所述倒竖装置抱箍布置于倒竖机械臂的另一端，所述倒竖装置抱箍的内径与抱持风力发电机的对应塔筒位置的直径相匹配；
[0032]所述倒竖装置油缸的两端分别与倒竖装置底座和倒竖机械臂铰链相接，通过调整倒竖装置油缸的伸缩推动倒竖机械臂带动风力发电机直立或水平放倒。
[0033]特别地，倒竖装置油缸在伸出活塞臂时可将倒竖机械臂顶起至竖直位置，在回收活塞臂时可将倒竖机械臂放至水平位置。
[0034]优选地，所述风能发电模块还包括布置于风机倒竖装置后方的风机托举装置；所述风机托举装置刚性固定于安装风力发电机的片体上，设有托举装置抱箍，在风力发电机水平放倒时实现辅本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种海洋能综合利用浮式能源岛装置，其特征在于，包括多体船型浮式平台、单点锚泊装置(104)、海洋能发电装置、多工况控制装置；所述多体船型浮式平台采用船型结构；所述单点锚泊装置(104)布置于多体船型浮式平台的船艏位置；所述多体船型浮式平台通过单点锚泊装置(104)延伸出的若干锚链(105)与布置于海底的固定锚相接，实现多体船型浮式平台在水平面内绕单点锚泊装置(104)转动；所述海洋能发电装置设置有若干发电模块实现输出电能；所述发电模块布置于多体船型浮式平台内；所述海洋能发电装置通过所述多工况控制装置在多体船型浮式平台上实现一体化协调运作。2.根据权利要求1所述的海洋能综合利用浮式能源岛装置，其特征在于，所述多工况控制装置包含采集系统、控制中枢和执行模块；所述控制中枢根据所述采集系统收集的机构实时运行数据和环境数据，进行自主数据处理分析，输出自主运行指令；同时结合人工实时监控，输出人工操作指令；所述执行系统执行所述自主运行指令和人工操作指令。3.根据权利要求1所述的海洋能综合利用浮式能源岛装置，其特征在于，还包括二次能源生产装置(601)、供电装置、储能装置(600)；所述二次能源生产装置(601)、供电装置、储能装置(600)布置于所述多体船型浮式平台上；所述供电装置将海洋能发电装置的电能进行转化、输送；所述二次能源生产装置(601)利用所述海洋能发电装置的电能实现生产能源；所述储能装置(600)存储所述海洋能发电装置的电能、所述二次能源生产装置(601)所生产的能源；所述海洋能发电装置、二次能源生产装置(601)、供电装置、储能装置(600)通过所述多工况控制装置在多体船型浮式平台上实现一体化协调运作。4.根据权利要求1所述的海洋能综合利用浮式能源岛装置，其特征在于，所述多体船型浮式平台包括布置于内部的水密舱室、中央主船体(100)、并列布置于中央主船体(100)两侧的片体(101)；所述水密舱室用于装载设备、作压载水舱使用。5.根据权利要求4所述的海洋能综合利用浮式能源岛装置，其特征在于，海洋能发电装置包含风能发电模块、太阳能发电模块、潮流能发电模块(300)、波浪能发电模块；所述风能发电模块包括风机塔筒底座(203)、两台大型风力发电机(200)；两台所述大型风力发电机(200)分别布置于左右两个片体(101)上，风机塔筒底座(203)与片体(101)刚性连接，风力发电机(200)与风机塔筒底座(203)之间活动相接，实现所述风力发电机(200)的直立或水平放倒；所述太阳能发电模块设有若干布置于多体船型浮式平台上的太阳能面板(500)；所述潮流能发电模块(300)包括潮流能水轮机(301)、旋转梁(302)、水轮机连接梁(303)；潮流能水轮机(301)通过水轮机连接梁(303)刚性连接于旋转梁(302)上，所述旋转梁(302)的两端连接于主船体(100)和片体(101)之间，并能够绕旋转梁(302)的轴心旋转，带动固定于旋转梁(302)上的潮流能水轮机(301)向上旋转；
所述波浪能发电模块(400)设有布置于多体船型浮式平台上的浮子升降滑轨(403)；所述波浪能发电模块(400)固定于浮子升降滑轨(403)上，并且能够沿着浮子升降滑轨(403)滑动，实现波浪能发电模块(400)浮子接触水面发电状态和离开水面避险维修状态的转换。6.根据权利要求5所述的海洋能综合利用浮式能源岛装置，其特征在于，所述风能发电模块还包括布置于片体(101)上方、风力发电机(200)后方的风机倒竖装置201；所述风机倒竖装置201包...

【专利技术属性】
技术研发人员：付世晓，赵永生，许玉旺，韩兆龙，谢斯泓，姚天成，王一品，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：