专利名称：一种多能互补发电系统的制作方法
技术领域：
本发明属于新能源利用领域，特别涉及一种多能互补发电系统。
背景技术：
多能互补发电就是采取多种能源互相补充的方式，利用多种能源共同发电。根 据利用的能源的类别和数量，多能互补发电系统具有多种形式，其中一种多能互补发电 系统为波浪能、海流能和太阳能综合利用多能互补发电系统，这种多能互补发电系统应 用于沿海和海上环境。现有的波浪能、海流能和太阳能综合利用多能互补发电系统中，波浪能和海流 能发电设备是将海洋流体动能转换为机械能的能量捕获装置，可以采用液压方式，将波 浪能和海流能发电设备捕获的能量分别转换为液压能合并输出，然后通过发电机转换为 电能；太阳能发电设备是捕获太阳能的能量捕获装置，现有的多能互补发电系统中通常 采用光伏发电技术，通过太阳能电池输出电能，这就决定了太阳能发电设备独立于波浪 能和海流能发电设备，完成自身输出电能的功能。当多能互补发电系统出现两种或两种以上不同强度的能量输出(即电压压差大) 同时送入电控系统时，需要解决能量合并的问题。在波浪能、海流能和太阳能综合利用 多能互补发电系统中，波浪能和海流能发电设备为交流输出，而太阳能发电设备直接提 供直流输出。由于直流方式更适合进行能量合并，因此并流前先采用交流——直流转换 的方式，将海流能和波浪能发电系统的交流输出通过整流器转换成直流，再通过电路总 线进行多路输入的能量合并。多能互补发电系统中的太阳能发电技术，包括太阳能光热发电和光伏发电两种 形式。太阳能光热发电与光伏发电不同，前者是将太阳能聚集起来，加热介质产生一定 温度压力的蒸汽驱动发电机组发电；而后者则是直接利用电池板收集太阳能，将光能直 接转换成电能。太阳能光热发电是太阳能光热技术应用的一个新领域。太阳能光热发电与光伏发电相比较1、在转换效率方面，目前太阳能光伏发电 的光电转换效率多在15%左右，短时间很难大有突破；而太阳能光热发电技术中的槽式 发电的转换效率和太阳能光伏发电的转换效率处于同等水平，也在15%左右。2、在发电 成本方面，目前美国光热发电的发电成本是13-16美分每千瓦时，虽然目前光伏发电成 本也在下降，但也维持在25美分每千瓦时左右。可见，太阳能光热发电是一项很有前途的发电技术，而现有的以波浪能、海 流能和光热发电太阳共同发电的多能互补发电系统，如前所述，并流前需要先采用交 流——直流转换的整流装置，将海流能和波浪能发电系统的交流输出转换成直流，再通 过电路总线进行多路输入的能量合并。这样，电控部分必然要包含整流装置以及实现电 流合并的电力电子装置，导致发电成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种多能互补发电系统，该系统中的太阳能发电设备采用 光热发电技术，并将捕获的太阳能转化为液压能，然后将太阳能发电设备输出的液压能 与波浪能和海流能发电设备输出的液压能合并输出给液压马达，液压马达推动发电机进 行发电，从而省略了现有的多能互补发电系统中实现电流合并的电力电子设备，发电成 本降低。为实现本发明的目的，采用如下的技术方案多能互补发电系统，包括液压马达、由液压马达驱动的发电机，所述液压马达 连接多条液压进油分路，所述多条液压进油分路包括将太阳能转换为液压能的太阳能液 压进油分路以及将海洋流体动能转换为液压能的海洋能液压进油分路，所述太阳能液压 进油分路上设置有将太阳能转换为机械能的太阳能捕获装置，太阳能捕获装置的输出端 连接第一液压泵；所述太阳能捕获装置包括收集太阳能用于加热传热介质的集热器、将 传热介质热量传递给蒸发介质的换热器、以及由蒸发介质推动其转子旋转的驱动装置， 所述驱动装置的转子连接所述第一液压泵。进一步，所述驱动装置包括带转动空腔的壳体、位于转动空腔内的转子，所述 壳体上开有供蒸发介质进入转动空腔的进气通道，所述转子具有在蒸发介质的气流冲击 下可以旋转的形状，所述转动空腔的底部设置有收集蒸发介质的冷却液体的集液槽，集 液槽下部设置有供气体和冷却液体流出的气液出口。进一步，所述太阳能捕获装置还包括将气液出口的气体和液体回收入换热器中 循环使用的气液回收装置，所述气液回收装置包括冷凝器、将冷凝后的液体增压的增压 装置，所述冷凝器的进口端与所述气液出口相通，出口端与增压装置连通，增压装置的 出口连接所述换热器。优选的，所述海洋能液压进油分路为将海流能转换成液压能的海流能液压进油 分路、或将波浪能转换成液压能的波浪能液压进油分路、或上述海流能液压进油分路与 波浪能液压进油分路的组合。所述海流能液压进油分路上设置有串联连接的海流能捕获装置、第一滤油器以 及第一单向阀，所述波浪能液压进油分路上设置有串联连接的波浪能捕获装置、第二滤 油器以及第二单向阀。优选的，所述进气通道有多个，沿转动空腔内壁顺时针或者逆时针方向间隔布置。进一步，所述多条液压进油分路汇合成的供油线路上设置有第一蓄能器、第一 节流阀、以及第一溢流阀。进一步，所述液压马达的供油线路上设置有对液压马达进行补充供油的补油装 置，所述补油装置包括电机、由电机驱动的第二液压泵、给第二液压泵供油的油箱，第 二液压泵的出油通道上设置有第二溢流阀，在第二液压泵与油箱间连接有第三滤油器。进一步，所述增压装置为第三液压泵或增压缸，或第三液压泵和增压缸的组合。优选的，所述转子具有多个尖端，各尖端之间以弧面连接，所述尖端开设有滑 槽，滑槽内设置有沿转动空腔径向滑行的滑块。本发明的有益效果是
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1、本发明多能互补发电系统是采用将捕获的波浪能、海流能和太阳能分别转化 为液压能，然后将各部分发电设备输出的液压能合并输出给液压马达，同时推动发电机 发电的发电方式；省略了现有的多能互补发电系统中实现电流合并的电力电子设备，节 省了电控部分的成本；2、本发明多能互补发电系统的发电方式和现有的多能互补发电系统通过电力电 子设备实现电流合并的发电方式相比，发出的电较稳定，而且质量较好；3、本发明多能互补发电系统中太阳能发电设备采用的是太阳能槽式光热发电技 术，该技术与一般的光伏发电技术相比，转换效率相差不大，但槽式光热发电技术的成 本却比光伏发电技术的成本低。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的描述。图1为本发明多能互补发电系统实施例的工作原理图；图2为本发明多能互补发电系统实施例的太阳能捕获装置和第一液压泵的工作原理图；图3为本发明多能互补发电系统实施例的驱动装置的结构示意图。图4是图3的A部放大图。
具体实施例方式参照图1至图4所示，多能互补发电系统，包括液压马达14、由液压马达14驱 动的发电机15，所述液压马达14连接多条液压进油分路，多条液压进油分路汇合成的供 油线路上设置有第一蓄能器11、第一节流阀12、以及第一溢流阀13，多条液压进油分路 汇合成的液压能直接送入液压马达14，第一蓄能器11在液压进油分路输入的液压能过多 时储存多余的能量，在液压能过少时向液压马达14提供能量，起缓冲作用。所述多条液 压进油分路包括将太阳能转换为液压能的太阳能液压进油分路以及将海洋流体动能转换 为液压能的海洋能液压进油分路，本实施例中，液压进油分路有三条，除太阳能液压进 油分路外，还包括将海流能转换成液压能的海流能液压进油分路，以及将波浪能转换成 液压能的波浪能液压进油分路，海流能液压进油分路和波浪能液压进油分路并联形成所 述海洋能液压进油分路。所述太阳能液压进油分路上设置有将太阳能转换为机械能的太 阳能捕获装置，太阳能捕获装置的输出端连接第一液压泵53;所述太阳能捕获装置包括 收集太阳能用于加热传热介质的集热器、将传热介质热量传递给蒸发介质的换热器51、 以及由蒸发介质推动其转子521旋转的驱动装置52，所述驱动装置52的转子521连接所 述第一液压泵53。所述换热器51通过第二节流阀55、第二蓄能器54连接驱动装置52。 所述太阳能液压进油分路上在第一液压泵53之后还连接有第三滤油器42以及第三单向阀 41。所述海流能液压进油分路上设置有串联连接的海流能捕获装置3、第一滤油器 32以及第一单向阀31，所述波浪能液压进油分路上设置有串联连接的波浪能捕获装置 2、第二滤油器22以及第二单向阀21。太阳能捕获装置捕获的机械能经第一液压泵53 转化为液压能，该液压能和海流能液压进油分路、波浪能液压进油分路获得的液压能一并汇集起来共同推动液压马达14转动，然后液压马达14带动发电机15发电。所述海洋 能液压进油分路也可以是单独的上述海流能液压进油分路，或单独的波浪能液压进油分路。所述驱动装置52包括带转动空腔的壳体523、位于转动空腔内的转子521，所述 壳体523上开有供蒸发介质进入转动空腔的进气通道525，所述转子521具有在蒸发介质 的气流冲击下可以旋转的形状，本实施例中转子521具有三个尖端，各尖端之间以弧面 连接。所述转动空腔的底部设置有收集蒸发介质的冷却液体的集液槽526，集液槽526下 部设置有供气体和冷却液体流出的气液出口 528。本实施例中，所述进气通道525设置为 一个，进气通道525与转动空腔内壁相切布置。进气通道525内设置有将蒸发介质喷射 出的气流喷嘴524。所述转子521的尖端开设有滑槽，滑槽内设置有沿转动空腔径向滑行 的滑块527，滑块527在滑槽内自由滑进滑出，以适应转动过程中转动空腔的内径差异。 所述集液槽526为长条状槽，槽的方向可以沿转子周向，也可以沿转子轴线方向。所述太阳能捕获装置还包括将气液出口的气体和液体回收入换热器51中循环使 用的气液回收装置，所述气液回收装置包括冷凝器61、收集箱62、第四单向阀63和将冷 凝后的液体增压的增压装置，所述冷凝器61的进口端与所述气液出口 528相通，出口端 与收集箱62相连，收集箱62出口与第四单向阀63进口连接，第四单向阀63出口连接增 压装置，增压装置的出口连接所述换热器。本实施例中，所述增压装置为第三液压泵64 和增压缸65的组合，增压装置也可以是单独的第三液压泵64或增压缸65。所述液压马达的供油线路上设置有对液压马达进行补充供油的补油装置70，所 述补油装置70包括电机74、由电机74驱动的第二液压泵71、给第二液压泵71供油的油 箱76，第二液压泵71的出油通道上设置有第二溢流阀72，在第二液压泵71与油箱76间 连接有第三滤油器73。当所述多能互补发电系统中的液压油有泄漏，液压管道中的液压 油的工作压强低于设定工作压强时，第二液压泵71将启动，吸入油箱76中的液压油补入 多能互补发电系统中。第三蓄能器81通过第三节流阀82与液压马达14的输入端相连，起稳定多能互 补发电系统的系统压力的作用。太阳能捕获装置的工作原理是利用槽型抛物面反射镜将太阳光聚焦到集热器 对传热介质加热，在换热器51内传热介质将热量传递给蒸发介质，蒸发介质由液体转变 成气体，形成高压气流从换热器51流出，高压气流流经第二节流阀55、第二蓄能器54到 达驱动模块52。转子521在气流的冲击下带动转轴522转动，同时转轴522带动液压泵 53转动，将捕获的太阳能转换为液压能。气流冲击转子521后，部分气流冷却为液体， 该液体和剩余的气流流经集液槽526从发电驱动模块52的气液出口 525流出，之后，该 液体和剩余的气流经过冷凝器61的冷却作用产生的液体一同流入收集箱62。最后，收集 箱62中的液体在第三液压泵64和增压缸65的增压作用下流回换热器51，完成一个能量 转换过程。太阳能捕获装置捕获的太阳能经第一液压泵53转换为液压能，与海流能和波浪 能捕获装置捕获来的液压能，通过液压进油分路汇集起来，共同推动液压马达14转动， 最后液压马达14带动发电机15发电，完成整个多能互补发电系统的发电过程。实施例二
本实施例与实施例一的不同之处在于所述进气通道525有多个，多个进气通 道525沿转动空腔内壁顺时针或者逆时针方向间隔布置。本实施例的其他结构与实现方 式与实施例一完全相同。
权利要求
1.多能互补发电系统，包括液压马达(14)、由液压马达(14)驱动的发电机(15)， 所述液压马达(14)连接多条液压进油分路，所述多条液压进油分路包括将海洋流体动能 转换为液压能的海洋能液压进油分路，其特征在于所述多条液压进油分路还包括将太 阳能转换为液压能的太阳能液压进油分路，所述太阳能液压进油分路上设置有将太阳能 转换为机械能的太阳能捕获装置，太阳能捕获装置的输出端连接第一液压泵(53)；所述 太阳能捕获装置包括收集太阳能用于加热传热介质的集热器、将传热介质热量传递给蒸 发介质的换热器(51)、以及由蒸发介质推动其转子旋转的驱动装置(52)，所述驱动装置 (52)的转子连接所述第一液压泵(53)。
2.如权利要求1所述的多能互补发电系统，其特征在于所述驱动装置(52)包括带 转动空腔的壳体(523)、位于转动空腔内的转子(521)，所述壳体(523)上开有供蒸发介 质进入转动空腔的进气通道(525)，所述转子(521)具有在蒸发介质的气流冲击下可以旋 转的形状，所述转动空腔的底部设置有收集蒸发介质的冷却液体的集液槽(526)，集液槽 (526)下部设置有供气体和冷却液体流出的气液出口(528)。
3.如权利要求1或2所述的多能互补发电系统，其特征在于所述太阳能捕获装置 还包括将气液出口的气体和液体回收入换热器中循环使用的气液回收装置，所述气液回 收装置包括冷凝器(61)、将冷凝后的液体增压的增压装置，所述冷凝器(61)的进口端 与所述气液出口(528)相通，出口端与增压装置连通，增压装置的出口连接所述换热器 (51)。
4.如权利要求3所述的多能互补发电系统，其特征在于所述海洋能液压进油分路 为将海流能转换成液压能的海流能液压进油分路、或将波浪能转换成液压能的波浪能液 压进油分路、或上述海流能液压进油分路与波浪能液压进油分路的组合。
5.如权利要求4所述的多能互补发电系统，其特征在于所述海流能液压进油分路 上设置有串联连接的海流能捕获装置(3)、第一滤油器(32)以及第一单向阀(31)，所述 波浪能液压进油分路上设置有串联连接的波浪能捕获装置(2)、第二滤油器(22)以及第 二单向阀(21)。
6.如权利要求2所述的多能互补发电系统，其特征在于所述进气通道(525)有多 个，沿转动空腔内壁顺时针或者逆时针方向间隔布置。
7.如权利要求1所述的多能互补发电系统，其特征在于所述多条液压进油分路汇 合成的供油线路上设置有第一蓄能器(11)、第一节流阀(12)、以及第一溢流阀(13)。
8.如权利要求3所述的多能互补发电系统，其特征在于所述液压马达(14)的供油 线路上设置有对液压马达(14)进行补充供油的补油装置(70)，所述补油装置包括电机 (74)、由电机(74)驱动的第二液压泵(71)、给第二液压泵(71)供油的油箱(76)，第二 液压泵(71)的出油通道上设置有第二溢流阀(72)，在第二液压泵(71)与油箱间连接有第 三滤油器(73)。
9.如权利要求3所述的多能互补发电系统，其特征在于所述增压装置为第三液压 泵(64)或增压缸(65)，或第三液压泵(64)和增压缸(65)的组合。
10.如权利要求2所述的多能互补发电系统，其特征在于所述转子(521)具有多个 尖端，各尖端之间以弧面连接，所述尖端开设有滑槽(529)，滑槽(529)内设置有沿转动 空腔径向滑行的滑块(527)。
全文摘要
本发明公开了一种多能互补发电系统，包括液压马达、由液压马达驱动的发电机，所述液压马达连接多条液压进油分路，所述多条液压进油分路包括将太阳能转换为液压能的太阳能液压进油分路以及将海洋流体动能转换为液压能的海洋能液压进油分路，所述太阳能液压进油分路上设置有将太阳能转换为机械能的太阳能捕获装置，太阳能捕获装置的输出端连接第一液压泵；所述太阳能捕获装置包括收集太阳能用于加热传热介质的集热器、将传热介质热量传递给蒸发介质的换热器、以及由蒸发介质推动其转子旋转的驱动装置，所述驱动装置的转子连接所述第一液压泵。本发明优点可省略了现有的多能互补发电系统中实现电流合并的电力电子设备，发电成本降低。
文档编号F03B13/22GK102011716SQ20101057322
公开日2011年4月13日 申请日期2010年12月3日 优先权日2010年12月3日
发明者刘宏伟, 李伟, 林勇刚, 石茂顺 申请人:浙江大学