一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法

：本发明涉及一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法。

背景技术

0、背景技术：

1、随着化石能源的逐渐消耗和全球气候变化问题的日益严峻，发展海洋可再生能源成为全球热点与共识；风电作为清洁、可再生的战略性能源，受到了世界各国的大力推广，海上风电建设如火如荼，风力发电装机屡创新高；我国海上风电新增装机容量占全球新增的80％，成为全球海上风电累计装机容量最多的国家。

2、由于海上风机单机容量日益增大，以及浅海海域拥挤、开发面积受限，风电向深远海发展成为必然趋势，漂浮式平台作为适应深远海开发的唯一选择，也成为当今海上风电发展的重点方向，对漂浮式平台来讲，随波稳定性是决定其生存性能的重要指标，也影响着风机的空间姿态与发电效率。

3、目前，漂浮式平台多采用平台压载舱内海水液舱晃荡形式来进行减摇，整体发电量较小，度电成本较高；同时，由于受连接管路管径限制，海水在各平台立柱间的流动速度有限，在工作过程中，无法迅速对漂浮式平台的纵摇和横摇运动进行阻尼调节，导致平台随波稳定性较差，从而影响漂浮式的整体工作效率。

技术实现思路

0、技术实现要素：

1、本发明实施例提供了一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，方法设计合理，在漂浮式风机平台中心放置全向激励摆式波浪能发电装置，实现漂浮式基础平台的共享，使获能摆球跟随漂浮式平台来做全向摆动，经由相连的阻尼机构吸收平台纵摇和横摇运动的动能，起到获能和减摇的双重作用，能够提高整体发电量和发电平稳性，可在任意方向入射波降低漂浮式平台纵摇运动幅值和横摇运动幅值，提高平台随波稳定性，并可通过位置偏移形成调谐质量阻尼器，调节不同风速、流速下平台的倾角，调正平台姿态，保障风机高效运行，同时捕获波浪能进行补充发电，提高深远海漂浮式风浪联合机组的发电和安全生存性能，具有较好的经济价值，解决了现有技术中存在的问题。

2、本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

3、一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，所述减摇方法包括以下步骤：

4、s1，以半潜式平台为基础，通过连接架固定三条桩腿的相对位置来构造漂浮式平台，使漂浮式平台具有良好的波浪透射性，并提升漂浮式平台的结构稳定性；

5、s2，在漂浮式平台连接架的连接杆的中部位置分别安装一套阻尼机构，所述阻尼机构为液压pto系统，在阻尼机构的末端推杆上与获能摆球相连，以构成全向激励摆式波浪能发电装置；

6、s3，在风浪的激励下，漂浮式平台整体会产生纵摇运动和横摇运动，重心会发生偏移；而获能摆球惯性大，与漂浮式平台重心变化不同步，有效减少漂浮式平台的运动响应，从而产生相对运动趋势；

7、s4，在相对运动趋势的作用下，获能摆球带动阻尼机构的末端推杆作伸缩运动，通过液压油将获能摆球的动能转化为液压能储存在蓄能器中，进而转化为电能，结合风机发电，实现波浪能和风能的联合开发，高效率捕获海洋可再生能源。

8、所述漂浮式平台包括主体结构、垂直轴水上风机模块和全向激励摆式波浪能发电装置；所述主体结构包括相配合设置第一桩腿、第二桩腿和第三桩腿，在三根桩腿之间设有连接架；在第一桩腿上设有垂直轴水上风机模块，能够稳定承载风机及所受载荷，保持漂浮式平台的整体稳定性。

9、三根桩腿呈等边三角形分布，相邻的两条桩腿通过中、下两根横向连接架进行连接，支撑平台通过上方连接架以及桁架支撑结构进行连接，以减少漂浮式平台的运动响应，具有较好的耐波性和稳定性。

10、所述垂直轴水上风机模块在风载荷的作用下，垂直轴水上风机模块中风机的叶片开始转动并完成风能到机械能的转化，最终在叶片以及发电机组齿轮的旋转作用下产生电力，并存储在其电力存储系统或通过电网直接传输至近岸电站中。

11、所述全向激励摆式波浪能发电装置包括获能摆球，在获能摆球上设有均匀分布的第一液压pto系统、第二液压pto系统和第三液压pto系统；所述支撑平台通过第一链条、第二链条和第三链条将获能摆球悬挂于漂浮式平台的重心位置。

12、所述链条呈圆周阵列分布，链条上端与支撑平台固定连接，链条下端与获能摆球的突出结构连接；

13、在突出结构的最外侧安装有锁紧装置，实现链条与获能摆球的相对位置约束，限制链条在该位置的轴向运动。

14、所述第一液压pto系统、第二液压pto系统和第三液压pto系统直接固定在主体结构中部位置横向的连接架中心处，各个pto系统末端推杆直接与获能摆球相连，当漂浮式平台受到波浪激励而产生纵摇和横摇时，由于获能摆球质量大，惯性大，与发电平台重心变化不同步，进而产生与平台运动方向相反的相对运动，形成调谐质量阻尼器，能够有效减少平台的运动响应；

15、所述获能摆球及液压pto系统均位于水面以上，有效避免了海水腐蚀、海洋生物附着等问题，保证其机械机组的可靠性和稳定性，减少额外的维护成本，在不影响风机工作的同时，达到削弱全向激励且获能减摇的效果，降低平台重心，增加平台稳定性。

16、所述液压pto系统包括液压缸、液压阀、液压推杆、蓄能器、液压马达和发电机，其末端推杆直接固定在获能摆球上；

17、当漂浮式平台受到波浪激励发生晃动时，获能摆球与液压pto系统末端推杆在相对运动的趋势下，带动pto系统末端推杆作伸缩运动，通过液压油将获能摆球的动能转化为液压能储存在蓄能器中，进而带动发电机转动，产生电能与风电一起存储或传输至电网，提高漂浮式平台的经济价值。

18、本发明采用上述结构和方法，获能摆球通过调谐运动减少平台整体的纵摇和横摇运动响应，同时在风力发电的基础上补充获能摆球所能供给的机械能，提高整体的发电量和发电的平稳性，降低平均建设投资成本，提高平台的稳定性、经济性及耐波性；通过桁架支撑结构为平台悬挂获能摆球提供可靠支撑，在不影响风机工作的同时，增加发电平台的载荷，达到增载减摇的效果，降低平台重心，增加平台稳定性，具有稳定高效、安全实用的优点。

技术特征：

1.一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于，所述减摇方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于：所述漂浮式平台包括主体结构、垂直轴水上风机模块和全向激励摆式波浪能发电装置；所述主体结构包括相配合设置第一桩腿、第二桩腿和第三桩腿，在三根桩腿之间设有连接架；在第一桩腿上设有垂直轴水上风机模块，能够稳定承载风机及所受载荷，保持漂浮式平台的整体稳定性。

3.根据权利要求2所述的一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于：三根桩腿呈等边三角形分布，相邻的两条桩腿通过中、下两根横向连接架进行连接，支撑平台通过上方连接架以及桁架支撑结构进行连接，以减少漂浮式平台的运动响应，具有较好的耐波性和稳定性。

4.根据权利要求2所述的一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于：所述垂直轴水上风机模块在风载荷的作用下，垂直轴水上风机模块中风机的叶片开始转动并完成风能到机械能的转化，最终在叶片以及发电机组齿轮的旋转作用下产生电力，并存储在其电力存储系统或通过电网直接传输至近岸电站中。

5.根据权利要求3所述的一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于：所述全向激励摆式波浪能发电装置包括获能摆球，在获能摆球上设有均匀分布的第一液压pto系统、第二液压pto系统和第三液压pto系统；所述支撑平台通过第一链条、第二链条和第三链条将获能摆球悬挂于漂浮式平台的重心位置。

6.根据权利要求5所述的一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于：所述链条呈圆周阵列分布，链条上端与支撑平台固定连接，链条下端与获能摆球的突出结构连接；

7.根据权利要求5所述的一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于：所述第一液压pto系统、第二液压pto系统和第三液压pto系统直接固定在主体结构中部位置横向的连接架中心处，各个pto系统末端推杆直接与获能摆球相连，当漂浮式平台受到波浪激励而产生纵摇和横摇时，由于获能摆球质量大，惯性大，与发电平台重心变化不同步，进而产生与平台运动方向相反的相对运动，形成调谐质量阻尼器，能够有效减少平台的运动响应；

8.根据权利要求5所述的一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，其特征在于：所述液压pto系统包括液压缸、液压阀、液压推杆、蓄能器、液压马达和发电机，其末端推杆直接固定在获能摆球上；

技术总结一种全向激励摆式风浪联合发电平台获能减摇方法，所述减摇方法包括以下步骤：以半潜式平台为基础，通过连接架固定三条桩腿的相对位置来构造漂浮式平台；在漂浮式平台连接架的连接杆的中部位置分别安装一套阻尼机构，在阻尼机构的末端推杆上与获能摆球相连，以构成全向激励摆式波浪能发电装置；在风浪的激励下，漂浮式平台整体会产生纵摇运动和横摇运动，重心会发生偏移；在相对运动趋势的作用下，获能摆球带动阻尼机构的末端推杆作伸缩运动，通过液压油将获能摆球的动能转化为液压能储存在蓄能器中，进而转化为电能，结合风机发电，实现波浪能和风能的联合开发，高效率捕获海洋可再生能源。技术研发人员：黄淑亭,杨铭宇,刘延俊,刘铁生,王星耀,王俊,马靖然受保护的技术使用者：山东大学深圳研究院技术研发日：技术公布日：2024/4/17