发电装置的制作方法

本申请要求英国专利申请1323153.5的优先权，上述申请于2013年12月31日提交，现引用该申请，并将其全部内容引入本申请文件中。

技术领域

本实用新型涉及一种发电装置，该种装置由发电组件和支撑结构构成，所述发电组件由所述支撑结构支撑。

本实用新型涉及一种发电方法。

背景技术：

已知利用风轮机发电，且已知将这些风轮机置于近海地区。已知系统可能处于固定或漂浮状态，但每个系统均有一个固定平台，该平台可能遇到困难。所述困难以海上(特别是深海)这种已有结构的形式存在。另外，已知系统容易产生疲劳，因为刚性固定结构吸引并吸收由风力和风轮机运行引起的振动。疲劳的出现将缩短所述装置的运行寿命。

已知必须将固定结构固定或绑在海床上，因此该结构需要广阔的深层基础，以此对此类系统可能安装的位置进行限定。

技术实现要素：

本实用新型提供一种发电装置，以解决风轮机由于刚性固定结构带来的疲劳问题，提高使用寿命。现有技术中一些装置提供了可调的转子角度，但是这样会带来风轮机的不稳定，导致装置翻转，这些都在本实用新型中得到改善。

根据本实用新型的一个方面，提供一种发电装置，该发电装置包括：发电组件；支撑结构，用于支撑所述发电组件；支护机构，用于将所述发电组件支护在所述支撑结构上；其中：所述发电组件包括风轮机和发电机；所述支撑结构包括浮力装置部分和桅杆部分，浮力装置部分浸没在水中，桅杆部分从所述浮力装置部分延伸至水线上的发电组件；所述支撑结构能够浮起，且浮在水中时可自由摆动；所述支护机构装有铰链，所述支撑结构摆动时，可使发电组件 保持工作角度；所述桅杆部分包括：弯头；

在所述弯头下方，且远离所述风轮机以第一角度倾斜的第一部分；

在所述弯头上方，且朝向所述风轮机以第二角度倾斜的第二部分；其中，

发电组件的重心位于铰链位置的下方。

附图说明

图1示出了一种发电装置；

图2示出了图1所示装置的另一视角的视图；

图3示出了图1所示装置执行向后摆动的操作；

图4示出了图1所示装置执行向前摆动的操作；

图5示出了发电装置的阵列。

具体实施方式

图1

一种发电装置如图1所示。该装置包括发电组件101、支撑结构102和支护机构103，所述支撑结构用于支撑所述发电组件101，所述支护机构用于将所述发电组件支护在所述支撑结构上。

发电组件101包括风轮机104和发电机105。

所述支撑结构102包括浸没在水中的浮力装置部分106；水位在107上显示。所述支撑结构102还包括桅杆部分108，该部分从所述浮力装置区域106延伸位于至水线107上方的发电组件101。通过这种方式，所述支撑结构102浮起，且其浮在水中时可自由摆动。另外，所述支护机构103装有铰链，所述支撑结构摆动时，可使所述发电组件保持工作角度。因此，所述发电组件101可按箭头109所示方向自由摆动。

通过引入可自由移动或旋转的自由浮式系统，图1所示实施例解决了刚度问题。因此所述系统受到较少疲劳损伤。另外，通过引入免于安装或紧绑在海床上的浮式系统，本实施例还解决了基础安装的相关难题。图1所示装置可以自由转动，像浮动在水中的钟摆一样。已将此类浮动定义为“自由浮动”或“旋转式自由浮动”。

图1所示的倒摆装置可自动调整其垂直位置；根据浮力定律对倒摆装置进行垂直调准，其重心低于浮力装置的中心。

该发电组件由大体水平的铰链系统支撑，可自动调整进行垂直调准；从而在平衡重的基础上，保持正确的水平朝向。根据陀螺效应，其旋转时可保持稳定。

图2

在本实施例中，所述发电组件101包括转子配重201，以确保所述发电组件的重心位于其支撑铰链位置之下。因此，所述支护机构103的铰链将所述发电组件置于第一位置202和第二位置203。因此，在本实施例中，所述转子配重201延伸至所述铰链位置202和203的下方，从而降低所述发电组件101的重心位置。

图3

如图3所示，图1中的装置发生摆动，现在由中心轴301与垂直轴303构成一个侧倾角302。

在本实施例中，所述发电组件包括三片转子叶片，包括转子叶片304。转子叶片在与风向垂直的平面内转动。因此，转子轴305垂直于所述转子叶片304的平面，确定转子的空间方位。

在所示实施例中，由于发生转动，桅杆部分108沿箭头109方向向后摆动。在维持空间方位的同时，所述发电组件101沿箭头307方向旋转，对此进行补偿。

如图3所示，所述桅杆部分108大体呈J形，便于向后摆动；维持桅杆和旋转叶片之间的间隙时，允许桅杆部分发生旋转。

在图3的实施例中，所述桅杆部分包括弯头308。因此，所述桅杆部分在所述弯头308之下构成第一部分310，且倾斜第一夹角311使所述桅杆远离风轮机叶片304的位置。

所述桅杆部分在所述弯头308之上构成第二部分312，桅杆在该部分倾斜第二夹角313，将桅杆向后拉向风轮机叶片304。

图4

支撑结构108沿箭头401方向向前摆动后，图1中装置如图4所示。对应此摆动，发电组件101沿箭头402方向转动，这样将转子叶片304的空间方位保持在水平轴305。

如图4所示，所述桅杆部分包括垂直部分403，该垂直部分位于浮力装置部分106和第一部分310之间。

所述浮力装置部分106包括浮箱404。在本实施例中，浮箱中填充空气，尽管可以使用其它气体，或在浮力装置区域填充轻质材料，如：聚苯乙烯。可将浮箱404定义为充气结构。在所述实施例中，整体结构定义为钢板。然而，在可选配置中，更多的底部结构可定义为充气装置。

在图4所示实施例中，浮力装置部分106还包括压载箱405，所述压载箱位于所述浮箱404的下方。

为了构建图1至图4所示类型的结构，以实施一种发电方法，将浮式支撑结构置于水中，使其在水中自由摆动。该结构支持一种发电组件，该发电组件通过铰链机构固定在所述支撑结构上。通过这种方式，当浮式支撑结构摆动时，该发电组件可在铰链周围旋转，以维持风轮机(构成发电组件的一部分)的工作角度。

在本实施例中，将系链406绑在浮式支撑结构上，允许该结构转动的同时，保持该结构的位置。

这种类型的结构容易发生振动，因此，通常需要进行可靠、足量的振动衰减处理。在本申请中，大量振动衰减是通过该浮式结构周围的水而实现的。

如图所示，所述结构的大部分位于水面以下，因此也位于波浪以下；因此，只有小部分可以接触到波浪。

作为浮动物体，该结构具有整体运动的固有频率，该频率远远低于固定式结构的共振频率。若对其赋予低值的固有频率，则该频率不会与风轮机频率发生作用，因此，它对风轮机运行产生的影响可以达到最小。

图5

如图5所示，可以将多个支撑结构组成一个阵列501。因此，可利用锚杆将各装置进行垂直和/或水平约束；将各装置绑在地面或邻近的结构上。因此，在如图5所示的配置中，将许多装置绑在该阵列内的邻近结构上使其固定。

在本实施例中，可在第一结构位置502处及与第二结构503连接的位置处设锚定点。在本实施例中，风沿箭头504方向吹来。如上文所述，使每台风轮机的转子朝向风来的方向，当支撑结构摆动时，保持转子的位置。

在安装期间，可以增加配重，将其保留在压载箱405中，以提供所需的浮力并有效移动浮心；浮心即该装置漂浮时排出水的体积中心。

总之，可将该系统视为一个漂浮的倒摆；因此，该系统可在平衡点周围在某种程度上自由旋转或移动，与具有地面固定基础不同。该结构、配重和浮箱均可部分或全部充气，便于制造和安装。

通过引入固有的柔性支承，即浮式系统，所述装置的疲劳问题得到缓解；与类似的刚性系统相比，该柔性系统承受较低的负载。

该方法克服了很多与海床基础安装相关的问题。因为重心低于浮心，浮摆(或倒摆)自动调整进行垂直调准。

将转子叶片组件通过铰链连接到水平轴上，转子叶片组件可自动调整水平朝向。因此，支撑漂浮结构可能大幅摆动而偏离垂直调准位置，转子叶片可保持与风向水平。转子叶片的整体性能通过平衡物和转子叶片运行时的陀螺效应而实现。

优选的J形不仅能够创造美感，而且能够引入以下功能：确保当所述结构偏离垂直方向摆动时，叶片清洁所述结构。