结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置的制作方法

本实用新型涉及海洋资源综合应用技术领域,尤其涉及海上风能和太阳能等新能源领域与海洋牧场养殖水产领域。

背景技术：

为了国家经济的可持续发展和环镜保护需要，开发和使用新型清洁能源是必由之路。海洋是一个丰富的资源库，蕴含着丰富的风能、太阳能、潮汐能、生物质能等新能源。合理开发使用海洋资源是经济实现可持续发展的内在要求。在国家的大力扶持下，我国海上风电场建设发展迅猛，并成功超越丹麦跻身世界前三甲。与此同时，海上漂浮式光伏、海洋综合养殖等新型技术也在大范围地推广实施。特别是海洋牧场综合养殖，该技术能集中发展某些经济价值较高的鱼类、虾类、贝类等，生产周期较短，单位面积产量较高，日益受到政府与相关企业的青睐。

然而单独开发与建设上述项目都需要花费巨额的成本，特别是海洋基础建设。海洋环境非常复杂，基础设计与施工需要满足较高要求，因而成本高、风险大，比如单独的海上风电基础建设，其费用可超过总成本的三分之一。若能将多种海上资源系统协调一致，并采用共同的基础结构，将会大大降低施工、生产和运营的总成本，同时提高单位面积海洋资源的使用效率，具有良好的市场价值和前景。

技术实现要素：

本实用新型是为克服现有技术中的单独建设海上风电设备、海上光伏设备及网箱养殖设备单独开发建设成本较高的问题，提供一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置能够结合海上风机支撑结构，同时进行光伏发电与水产养殖，降低施工、生产和运营的总成本，同时提高海洋资源的使用效率。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置，包括风力发电机，所述风力发电机包括风机主体和支撑结构，所述装置还包括浮筒结构、光伏发电装置和养殖网箱装置，浮筒结构滑动连接支撑结构，光伏发电装置设置于浮筒结构上方，养殖网箱装置设置于浮筒结构下方。

本实用新型的技术方案通过在风力发电机的支撑结构滑动设置浮筒，光伏发电装置和养殖网箱装置分别安装在浮筒的上下侧，光伏电板装置和养殖网箱装置形成渔光互补，可以有效降低光伏发电装置和养殖网箱装置建设成本。浮筒和支撑结构的滑动连接方式，可以使浮筒可随着海水水位变化上下自由移动，可以在海面升降和海浪冲击时一定程度上防止光伏发电装置和养殖网箱装置受损。光伏所发电能一部分用于为养殖系统的自动投食装置供电，另一部分与风力发电机产生的电能共同并入海底总缆中。

作为优选，浮筒结构包括若干环绕支撑结构拼接的单浮筒。

作为优选，所述相邻单浮筒通过连接板连接。

单浮筒拼接构成浮筒结构的方式，便于浮筒结构安装和运输。

作为优选，支撑结构包括单柱和吸力筒基础，风机主体和吸力筒基础之间通过单柱连接，所述单柱侧面环绕设置有若干滑轨，所述滑轨沿单柱轴向延伸，浮筒结构通过所述滑轨与单柱滑动连接，滑动方向沿单柱轴向。

单柱和浮筒结构通过滑轨实现滑动连接，同时滑轨起到导向作为保证浮筒结构沿着单柱轴向上下滑动，能够有效维持结构稳定性。

作为优选，沿滑轨表面设置滚动轴承。滚动轴承减少滑轨和浮筒结构接触表面之间的摩擦阻力，使浮筒能够灵活随着海面上下自由移动。

作为优选，浮筒结构包括若干环绕支撑结构拼接的单浮筒，所述单浮筒靠近单柱一侧设置配合滑轨的导槽。

导槽和滑轨配合实现单浮筒和单柱的滑动连接，结构适配性高，同时避免浮筒在随海面上下移动时，单浮筒和单柱的相对位置便宜，提高结构稳定性和耐用性。

作为优选，所述风机主体包括叶片、机舱和塔筒，塔筒与单柱同轴连接。

作为优选，光伏发电装置包括光伏支架、光伏发电板和升降立柱，所述光伏支架通过若干升降立柱设置于浮筒结构上，所述光伏发电板安装于光伏支架。

光伏发电板接收太阳能进行发电，光伏支架用于安装光伏发电板，增强结构强度。升降立柱使得光伏发电板和浮筒之间的垂直距离可根据情况调节，在需要打捞养殖网箱装置中养殖产品时可调整立柱的高度以方便作业，在其余时间光伏电板高度略高于海洋波浪高度，以避免波浪直接拍击光伏板，防止光伏板受荷破坏。

作为优选，浮筒结构包括若干环绕支撑结构拼接的单浮筒，养殖网箱装置包括支撑框架、网衣和自动投食装置，所述支撑框架设置于单浮筒底部，网衣铺设于支撑框架，自动投食装置安装于单浮筒，所述自动投食装置由光伏发电装置供电。

各单浮筒设置的养殖网箱装置构成相互独立的养殖区域，每个区域可进行不同鱼类的的养殖；自动投食装置由光伏发电装置供电定期向养殖区域内投食。

作为优选，所述装置还包括电力系统，所述电力系统包括防水电池、光伏电缆、风机电缆、防护管和海底总缆，所述防水电池安装于浮筒结构，防水电池连接光伏发电装置由光伏发电装置供电，风机电缆连接风机主体，光伏电缆连接光伏发电装置，防护管沿单柱侧面设置，风机电缆和光伏电缆穿过防护管连接海底总缆。

因此，本实用新型具有如下有益效果：(1)海上风电兼具光伏发电和水产养殖，降低光伏发电工程和养殖网箱工程的施工、生产和运营的总成本(2)光伏发电装置和养殖网箱装置可随海面自由上下，抵御一定程度的海浪，保证结构安全稳定；(3)光伏发电板相对浮筒高度可调节，避免波浪直接拍击光伏板，同时方便养殖网箱装置内海产品打捞作业。

附图说明

图1是本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置主视剖面图；

图2是本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置俯视剖面图；

图3是本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置的局部侧视剖视图；

图4是本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置的单柱结构示意图。

图5本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置的单浮筒侧视结构示意图。

图6本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置的单浮筒俯视结构示意图。

图7本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置的吸力筒基础侧视结构示意图。

图8本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置的吸力筒基础俯视结构示意图。

图中：

1浮筒结构；101单浮筒；102连接板；103螺栓；104导槽；2机舱；3塔筒；4叶片；5法兰盘；6单柱；601滑轨；602滚动轴承；7吸力筒基础；701连接主梁；8光伏发电装置；801光伏支架；802光伏发电板；803升降立柱；9养殖网箱装置；901支撑框架；902网衣；903自动投食装置；10防水电池；11光伏电缆；12风机电缆；13防护管；14海底总缆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步描述。

如图1所示，本实用新型的一种结合海上风机的浮动式光伏与水产养殖复合装置。所述装置包括风力发电机、浮筒结构1、光伏发电装置8、养殖网箱装置9和电力系统，所述风力发电机包括风机主体和支撑结构，浮筒结构1滑动连接支撑结构，光伏发电装置8设置于浮筒结构1上方，养殖网箱装置9设置于浮筒结构1下方。

如图1、图4、图7、图8所示，支撑结构包括单柱6和吸力筒基础7，风机主体和吸力筒基础7之间通过单柱6连接。单柱6和吸力筒基础7连接一端环绕设置有若干连接主梁701。所述单柱6侧面环绕设置有若干滑轨601，所述滑轨601沿单柱6轴向延伸，浮筒结构1通过所述滑轨601与单柱6滑动连接，滑动方向沿单柱6轴向。所述风机主体包括叶片4、机舱2和塔筒3，塔筒3通过法兰盘56与单柱6同轴连接。沿滑轨601表面设置滚动轴承602。滚动轴承602减少滑轨601和浮筒结构1接触表面之间的摩擦阻力，使浮筒能够灵活随着海面上下自由移动。

如图2、图5、图6所示，浮筒结构1包括若干环绕支撑结构拼接的单浮筒101。所述单浮筒101靠近单柱6一侧设置配合滑轨601的导槽104。在本实施例中浮筒结构1由四个单浮筒101拼接构成，单浮筒101形状为立方体形状。相邻的单浮筒101通过设置其侧面的连接板102连接。所述连接板102设置于单浮筒101侧面，相邻的单浮筒101的连接板102通过螺栓103连接。单浮筒101靠近单柱6一侧的顶端设置配合滑轨601的导槽104。单浮筒101通过导槽104滑动连接滑轨601。

单柱6和浮筒结构1通过滑轨601实现滑动连接，同时滑轨601起到导向作为保证浮筒结构1沿着单柱6轴向上下滑动，能够有效维持结构稳定性。

单浮筒101拼接构成浮筒结构1的方式，便于浮筒结构1安装和运输。导槽104和滑轨601配合实现单浮筒101和单柱6的滑动连接，结构适配性高，同时避免浮筒在随海面上下移动时，单浮筒101和单柱6的相对位置便宜，提高结构稳定性和耐用性。

如图2、图3所示，光伏发电装置8包括光伏支架801、光伏发电板802和升降立柱803。所述光伏支架801的结构为矩形网格框架结构。所述光伏支架801通过若干升降立柱803设置于浮筒结构1上，所述光伏发电板802安装于光伏支架801。

光伏发电板802接收太阳能进行发电，光伏支架801用于安装光伏发电板802，增强结构强度。升降立柱803使得光伏发电板802和浮筒之间的垂直距离可根据情况调节，在需要打捞养殖网箱装置9中养殖产品时可调整立柱的高度以方便作业，在其余时间光伏电板高度略高于海洋波浪高度，以避免波浪直接拍击光伏板，防止光伏板受荷破坏。

养殖网箱装置9包括支撑框架901、网衣902和自动投食装置903，所述支撑框架901设置于单浮筒101底部，网衣902铺设于支撑框架901，自动投食装置903安装于单浮筒101，所述自动投食装置903由光伏发电装置8供电。

各单浮筒101设置的养殖网箱装置9构成相互独立的养殖区域，每个区域可进行不同鱼类的的养殖；自动投食装置903由光伏发电装置8供电定期向养殖区域内投食。

如图7、图8所示，所述电力系统包括防水电池10、光伏电缆11、风机电缆12、防护管13、海底总缆14，防水电池10，所述防水电池10安装于浮筒结构1，防水电池10连接光伏发电装置8由光伏发电装置8供电，放水电池连接自动投食装置903为自动投食装置903供电。风机电缆12连接风机主体，光伏电缆11连接光伏发电装置8，防护管13为J形管件沿单柱6侧面设置，风机电缆12和光伏电缆11穿过防护管13连接海底总缆14。

本实用新型的技术方案通过在风力发电机的支撑结构滑动设置浮筒，光伏发电装置8和养殖网箱装置9分别安装在浮筒的上下侧，光伏电板装置和养殖网箱装置9形成渔光互补，可以有效降低光伏发电装置8和养殖网箱装置9建设成本。浮筒和支撑结构的滑动连接方式，可以使浮筒可随着海水水位变化上下自由移动，可以在海面升降和海浪冲击时一定程度上防止光伏发电装置8和养殖网箱装置9受损。光伏所发电能一部分为放水电池供电，通过放水电池为养殖系统的自动投食装置903供电，另一部分与风力发电机产生的电能共同并入海底总缆14中。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。