海上漂浮式综合发电平台设计.pdf

《海上漂浮式综合发电平台设计.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第33卷第1期2016年2月江苏船舶JIANGSUSHIPV01．33No．1Feb．2016海上漂浮式综合发电平台设计姚震球，姚潇，史腾飞，周伟楠(江苏科技大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)摘要：针对海岛区域的孤立性、海上环境的复杂恶劣性以及波浪发电的不稳定性，结合风能、太阳能、潮汐能及波浪能发电的特征，提出一种新型的海上漂浮式综合发电平台，该平台可以综合利用风电、太阳能、潮汐能、波浪能等能源，同时还可以为海岛提供大型养殖网箱。关键词：海上漂浮式综合发电平台；风能；波浪能中图分类号：U674．38文献标志码：A0引言1平台总体设计随着大气污

2、染问题越来越严重，环境问题变得尤为重要，为此，人们将目光投向再生能源，如大海上的风力发电、太阳能发电、波浪能发电以及潮汐能发电，这些储量大、可再生、有规律、无污染的能源将成为最具商业潜力与活力的绿色能源。目前，海上风力发电平台采用的水平轴风力发电机只适合在固定风向的近海区域建造，这样在相对远的海区以及风向多变区域能效较低，并且在开发近海海洋清洁能源时只针对风力发电，忽视潮汐能、波浪能等能源。在能源短缺而环境问题日益严重的今天，如何综合高效地利用绿色环保的海上风力发电、太阳能发电、波浪能发电以及潮汐能进行发电，已成为关注的焦点。海上浮式水平轴风力发电平台¨

3、_2o主要有单浮筒、三浮筒、多浮筒等形式，其重心高，导致浮筒平台巨大。单浮筒、三浮筒形式只能安装1台风机，功能单一，而目前的多浮筒形式，由于风机间距巨大(否则对风机发电影响较大)，浮筒间联结钢架巨大等原因，均不合适在海岛区域旧J。本平台可以综合利用风电、太阳能、潮汐能、波浪能等能源，同时可为海岛提供大型养殖网箱。其设计不仅实现了多功能发电的工业需求，同时也发展了海洋渔业养殖。收稿日期：2015．11-20作者简介：姚震球(1964一)，男，教授，硕士生导师，研究方向为新船型研究、船舶设计；姚潇(1989一)，男，硕士研究生，研究方向为新船型研究、船舶设计

4、；史腾飞(1991一)，男，硕士研究生，研究方向为新能源船舶开发与设计。多功能组合式海洋发电平台是集风力、太阳能、潮汐、波浪等多种发电和渔业养殖为一体的综合型平台，可组合成多单元发电平台集群。集聚群包括若干个均为多边形的发电平台本体，每个发电平台本体包括浮筒平台、垂直轴向风力发电机和太阳能发电单元、潮汐能发电单元、波浪发电单元和海洋养殖区。采用上述结构后，能集风力、太阳能、潮汐、波浪等多种发电和渔业养殖为一体。不仅如此，还能解决浮筒间刚性联结方式因跨距大带来的结构问题，各个垂直轴向风力发电机相互间干扰距离小，发电机组在平台上重心较低，浮筒间距小，并能收集

5、波浪能源，减缓波浪对浮筒的冲击。该平台的立体结构示意图以及侧视图分别如图1、图2所示。该平台的功能结构图3所示。2平台功能系统设计2．1风力发电系统风力发电是世界上发展最快也是比较成熟的绿色能源技术，世界风力发电正以每年大于30％的速度发展，部分国家甚至达到60％以上。而我国沿海拥有非常丰富的风能资源bJ，海上可开发和利用的风能储量约7．5亿kW。风力发电是将风能转化为机械能，机械能再转化为电能的过程。本设计中，风力发电机均为垂直轴风力发电机，每个垂直轴向风力发电机均包括1根固定设置于控制室顶部的塔柱和绕塔柱设置的若干片风叶。每个垂直轴向风力发电机的发电

6、机部件均位于控制室内，从而使整个垂直轴向风力发电机的重心下移，具有较高的抗强风能力。同时这样布置可以充分利用各个方向的风14江苏船舶第33卷能，提高发电效率。厶口4．潮汐能发电单元5．海洋养殖区6．支撑架11．塔柱12．风叶13．太阳能发电板27．万向节31．控制室32．连接浮筒33．主浮筒51．渔网52．牵引绳53．零浮力圆环54．中部支撑框架55．底部支撑框架图1海上漂浮式综合发电平台的立体结构示意图1．垂直轴向风力发电机2．波浪发电浮筒4．潮汐能发电单元6．支撑架11．塔柱13．太阳能发电板27．万向节31．控制室32．连接浮筒33．主浮筒34．锚

7、固系统41．活动连接杆珐牵引绳53．零浮力圆环孔中部支拷斜捶架55．底部支撵斜鸥g图2海上漂浮式综合发电平台的侧视图2．2太阳能发电系统海上空气清新，洁净度高，日照强烈，是利用太阳能的最佳场所。本设计中，所有的垂直轴风力发电机的风叶表面和塔筒表面均覆盖有太阳能发电板，在风力发电的同时，风叶能够大面积地吸收太阳能，实现太阳能发电。2．3潮汐能发电系统潮汐能是以势能与动能形态出现的海洋能，它包括潮汐和潮流2种运动方式所包含的能量。潮水在涨落中蕴含着巨大的能量，这种能量用之不竭并且无污染[6]。在设计中，在漂浮式综合发电平台的底部用可升降的活动连接杆连接潮汐能

8、发电机组。在运输和安装过程中，潮汐能发电机组可收至主浮筒中。当海上漂浮式综合发电