一种液压型风浪互补发电机组的制作方法

本发明涉及新能源发电领域，具体涉及一种波浪能与风能互补的发电机组。

背景技术：

随着社会经济的快速发展，能源与环境危机日益加剧，全球范围内的能源危机、环境污染和气候变暖也逐步引起了人类的广泛关注。世界各国纷纷将目光转向取之不尽用之不竭的清洁能源。其中，风能及海洋波浪能由于其储量丰富、无污染等，近年来受到越来越多的关注，被逐步应用于新能源发电领域。

风能与波浪能发电技术具有广阔的应用前景，以我国沿海区域为例，该区域虽然分布着众多适宜居住或有重大经济价值的岛屿，但受地理和自然环境所限，这些岛屿远离电网，电力供应问题直接影响了海岛经济的发展。目前这些区域通常采用柴油发电机组进行电力供应，但这种供电方式不但成本高，而且对环境的污染非常严重。因此，柴油发电仅仅可以作为一种应急发电装置，要彻底解决岛屿的供电问题，只能依赖当地的丰富的绿色清洁能源。风能和海洋波浪能在沿海岛屿具有蕴藏量丰富、可再生、分布广、无污染等特点，风能和波浪能发电技术是解决沿海岛屿电力独立供应的有效途径，对解决岛屿居民生活用电、海岛深度开发、建设生态海岛等具有十分重要的意义。

虽然风力发电和波浪发电都是较为成熟的技术，但依然存在不足之处，主要表现为：单独的风力发电系统或者波浪发电系统都有地区限制；低风速与小波浪幅度的情况下工作效率较低甚至无法正常工作，因而造成了大量风能或波浪能的浪费。

技术实现要素：

本发明目的在于提供一种传动灵活、可靠性高、风能与波浪能互补的液压型风浪互补发电机组。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述发电机组包括风力机、定量泵、浮子、浮子缸、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、泵/马达、蓄能器、变量马达、发电机、第五单向阀、第六单向阀、溢流阀、补油泵、补油泵电机、补油油箱、第一安全阀、第二安全阀、泄油油箱、高压管路和低压管路；

风力机与定量泵同轴连接，捕获风能并转化为液压能，组成风能捕获装置；定量泵的高压口通过高压管路分别与第五单向阀出油口、第一安全阀一端、第一单向阀出油口、第四单向阀出油口、变量马达吸油口连接；

定量泵的低压口通过低压管路分别与第六单向阀出油口、第二安全阀一端、第二单向阀进油口、第三单向阀进油口、泵/马达吸油口、变量马达压油口连接；

补油泵电机与补油泵同轴连接，补油泵吸油口与补油油箱相连，补油泵压油口分别连接第五单向阀进油口、第六单向阀进油口、溢流阀一端，溢流阀另一端与补油油箱相连；

第一安全阀另一端分别与泄油油箱、第二安全阀的另一端相连；

第一单向阀进油口与第二单向阀出油口相连，再一起连接到浮子缸的无杆腔，第四单向阀进油口与第三单向阀出油口相连，再一起连接到浮子缸的有杆腔；浮子缸内安装活塞，活塞通过缸杆与浮子连接，浮子与浮子缸组成波浪能捕获装置；

变量马达与泵/马达和发电机同轴串联，变量马达位于泵/马达和发电机中间，变量马达与发电机连接组成发电装置；泵/马达的高压口与蓄能器连接组成储能装置。

工作过程大致如下：

风能驱动风力机带动定量泵同步转动，定量泵输出高压油到变量马达，实现风能的捕获、转化与传输；波浪能驱动浮子带动浮子缸的缸杆上下往复移动，通过整流板的整流后，输出高压油到变量马达，实现波浪能的捕获、转化与传输；上述高压油汇流后共同驱动变量马达旋转，进而驱动泵/马达泵并带动发电机并网发电，整个过程中通过控制变量马达确保发电机的稳速输出，保证与发电机并/离网发电。

当风速或波浪较大时，机组产生剩余能量，储能装置中泵/马达处于泵工况，输出高压油至蓄能器，即可将机组中剩余能量以液压能的形式存储在蓄能器中；当风速或波浪较小时，机组能量匮乏，储能装置中泵/马达处于马达工况，蓄能器输出高压油驱动泵/马达，将蓄能器存储的液压能以机械能的形式释放，与变量马达一起驱动发电机发电。储能装置的作用是将变量马达输出的机械能与蓄能器中油液的液压能之间进行实时转换，实现系统中能量的存储和释放，进而确保机组输出能量的均匀和平滑。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、采用液压传动形式，实现风能与波浪能的互补发电，避免了单一能源的区域限制及工作效率问题，有效地提高了能量的利用效率，拓宽了该机组的应用领域；

2、通过储能装置对机组能量进行实时存储和释放，起到“削峰填谷”的作用，保证发电机输出功率的稳定性。

附图说明

图1是本发明的结构布置简图。

图2是本发明的结构原理图。

图3是本发明的能量转化图。

附图标号：1为风力机、2为定量泵、3为浮子、4为浮子缸、5-1为第一单向阀、5-2为第二单向阀、5-3为第三单向阀、5-4为第四单向阀、6为泵/马达、7为蓄能器、8为变量马达、9为发电机、10为第五单向阀、11为第六单向阀、12为溢流阀、13为补油泵、14为补油泵电机、15为补油油箱、16为第一安全阀、17为第二安全阀、18为泄油油箱、19为高压管路、20为低压管路、A为海面工作浮台、B为机舱、C为塔筒。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1和图2所示，本发明所述发电机组包括风力机1、定量泵2、浮子3、浮子缸4、第一单向阀5-1、第二单向阀5-2、第三单向阀5-3、第四单向阀5-4、泵/马达6、蓄能器7、变量马达8、发电机9、第五单向阀10、第六单向阀11、溢流阀12、补油泵13、补油泵电机14、补油油箱15、第一安全阀16、第二安全阀17、泄油油箱18、高压管路19和低压管路20。

风力机与定量泵同轴连接，捕获风能并转化为液压能，组成风能捕获装置；定量泵的高压口通过高压管路分别与第五单向阀出油口、第一安全阀一端、第一单向阀出油口、第四单向阀出油口、变量马达吸油口连接；定量泵的低压口通过低压管路分别与第六单向阀出油口、第二安全阀一端、第二单向阀进油口、第三单向阀进油口、泵/马达吸油口、变量马达压油口连接；补油泵电机与补油泵同轴连接，补油泵吸油口与补油油箱相连，补油泵压油口分别连接第五单向阀进油口、第六单向阀进油口、溢流阀一端，溢流阀另一端与补油油箱相连；第一安全阀另一端分别与泄油油箱、第二安全阀的另一端相连；第一单向阀进油口与第二单向阀出油口相连，再一起连接到浮子缸的无杆腔，第四单向阀进油口与第三单向阀出油口相连，再一起连接到浮子缸的有杆腔；浮子缸内安装活塞，活塞通过缸杆与浮子连接，浮子与浮子缸组成波浪能捕获装置；变量马达与泵/马达和发电机同轴串联，变量马达位于泵/马达和发电机中间，变量马达与发电机连接组成发电装置；泵/马达的高压口与蓄能器连接组成储能装置。

图1中，浮子与浮子缸位于海面工作浮台A以下，其余部分均安装与海面工作浮台A以上；风力机与定量泵安装于机舱B上，液压管路通过塔筒C连接定量泵与变量马达，构成闭式容积调速回路。

风力机与定量泵捕获风能并转化为液压能；定量泵高压口通过高压管路与变量马达吸油口相连，变量马达压油口通过低压管路与定量泵低压口相连，构成闭式容积调速回路；浮子与浮子缸刚性连接捕获波浪能并转化为液压能；补油泵电机与补油泵连接，补油泵吸油口与补油油箱相连，补油泵压油口分别连接第五单向阀和第六单向阀进油口，第五单向阀出油口连接到高压管路，第六单向阀出油口连接到低压管路，进而通过液压管路为系统补油；溢流阀跨接在补油泵压油口与补油油箱之间；第一安全阀跨接在高压管路与泄油油箱之间，第二安全阀跨接在低压管路与泄油油箱之间，其作用是分别防止高压管路和低压管路压力过载，起安全保护作用。

图3是本发明的能量转化图。风力机将风能转化为机械能，由液压传动部分的定量泵将机械能转化为液压能，液压能经过液压管路传递至变量马达；浮子将波浪能转化为机械能，由液压传动部分的浮子缸将机械能转化为液压能，液压能经过液压管路传递至变量马达；变量马达将液压能转化为机械能，一方面带动储能装置的泵/马达转动进行能量存储和释放，另一方面带动发电机将机械能转化为电能，实现并/离网发电。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。