海上风力发电机组的制作方法

本实用新型涉及风电技术领域，特别是涉及一种海上风力发电机组。

背景技术：

海上风力发电机组是利用海上风力资源发电的新型发电厂，在石油资源形势日益严峻的情况下，各国均将眼光投向了风力资源巨大的海域，多个国家已建立了多个海上风力发电厂，而且规模巨大，通过设置海上风力发电机组，能够更好的利用自然资源。

然而，现有的海上风力发电机组也存在相应的弊端，例如，当海上风力发电机组出厂配置的供电电源发生故障造成断网时，由于海上风力发电机组的工况条件限制，其需要长时间停机等待电力恢复，极大的影响了其自身的发电效益。

因此，亟需一种新的海上风力发电组。

技术实现要素：

本实用新型实施例提供一种海上风力发电机组，能够利用其备用的蓄能装置进行电力补充，避免海上风力发电机组长时间停机，能够有效的保证其发电效益。

一方面，根据本实用新型实施例提出了一种海上风力发电机组，包括：基础平台；塔筒，设置于基础平台并由基础平台向远离海面的方向延伸；蓄能装置，设置于塔筒，蓄能装置包括两个以上蓄水箱以及与两个以上蓄水箱相互连接的第一水驱发电部件，每个蓄水箱分别连接有第一控制阀，以控制各蓄水箱自身的开启与关闭；其中，两个以上蓄水箱沿塔筒的轴向依次排布设置，第一水驱发电部件能够在流出蓄水箱内的海水的作用下发电。

根据本实用新型实施例的一个方面，蓄能装置进一步包括主管路以及与主管路相互连通的支管路，支管路的数量与蓄水箱的数量相同并一一对应连接，各蓄水箱对应的第一控制阀设置于与该蓄水箱连接的支管路，第一水驱发电部件设置于主管路。

根据本实用新型实施例的一个方面，蓄能装置进一步包括泄压管路，每个蓄水箱均与泄压管路连通，泄压管路的出口位于塔筒外部。

根据本实用新型实施例的一个方面，进一步包括设置于基础平台的潮汐发电装置，潮汐发电装置包括用于容纳海水的容纳箱以及与容纳箱相互连接的第二水驱发电部件，第二水驱发电部件在进入或流出容纳箱的海水的作用下发电，容纳箱连接有第二控制阀，以控制容纳箱的开启及关闭。

根据本实用新型实施例的一个方面，进一步包括固定于海底的支撑架，基础平台支撑于支撑架，容纳箱设置于基础平台远离塔筒的一侧并与支撑架和/或基础平台连接。

根据本实用新型实施例的一个方面，潮汐发电装置进一步包括气体管路以及设置于气体管路并控制气体管路开启或关闭的第三控制阀。

根据本实用新型实施例的一个方面，进一步包括液位检测装置，液位检测装置包括第一液位检测器，每个蓄水箱内均设置有第一液位检测器，以检测相应蓄水箱内部的液位。

根据本实用新型实施例的一个方面，进一步包括控制器，控制器根据第一液位检测器检测到的蓄水箱内的液位，控制与蓄水箱对应的第一控制阀开启或关闭。

根据本实用新型实施例的一个方面，液位检测装置进一步包括设置于容纳箱内部以检测容纳箱内部液位的第二液位检测器以及设置于容纳箱外部以检测容纳箱外部液位的第三液位检测器。

根据本实用新型实施例的一个方面，控制器还根据第三液位检测器检测到的液位大于等于预设涨潮海面临界值或者根据第二液位检测器检测到液位小于预设退潮海面临界值，控制第二控制阀及第三控制阀开启；和/或，控制器还根据第二液位器检测到的液位超出容纳箱的最大临界液位或者小于容纳箱的最小临界液位，控制第二控制阀及第三控制阀关闭。

根据本实用新型实施例的一个方面，第一水驱发电部件为带有水轮机的发电机，和/或，第二水驱发电部件为带有水轮机的发电机。

根据本实用新型实施例提供的海上风发电机组，其包括基础平台、塔筒以及蓄能装置，塔筒设置于基础平台上，蓄能装置设置于塔筒且包括两个以上蓄水箱以及与两个以上蓄水箱相互连接的第一水驱发电部件，当供电电源未发生故障，海上风力发电机组正常发电时，可以将预定量的海水输送至蓄水箱后并关闭第一控制阀，使得海水存储至各蓄水箱。由于两个以上蓄水箱沿塔筒的轴向依次排布设置，蓄水箱内的海水具有一定的势能。当供电电源发生故障导致海上风力发电机组不能正常运行时，通过打开相应蓄水箱的第一控制阀，使得蓄水箱内的海水流动至第一水驱发电部件并驱动第一水驱发电部件发电，以供海上风力发电机组使用，即，当海上风力发电机组的供电电源发生故障时，能够利用其备用的蓄能装置进行电力补充，避免长时间停机，能够有效的保证其发电效益。

附图说明

下面将参考附图来描述本实用新型示例性实施例的特征、优点和技术效果。

图1是本实用新型一个实施例的海上风力发电机组的结构示意图；

图2是本实用新型实施例的蓄能装置的结构示意图；

图3是本实用新型实施例的海上风力发电机组的电控系统的部分结构示意图；

图4是本实用新型另一个实施例的海上风力发电机组的结构示意图；

图5是本实用新型实施例的潮汐发电装置的结构示意图；

图6是本实用新型实施例的控制器对潮汐发电装置的控制逻辑图。

其中：

10-基础平台；

20-塔筒；

30-蓄能装置；301-蓄水箱；302-第一水驱发电部件；303-第一控制阀；304-主管路；305-支管路；306-泄压管路；306a-主泄压管路；306b-分泄压管路；

40-潮汐发电装置；401-容纳箱；402-第二水驱发电部件；403-第二控制阀；404-第三控制阀；405-气体管路；

50-支撑架；

601-第一液位检测器；602-第二液位检测器；603-第三液位检测器；

70-控制器；

80-中央监控系统；

90-中央继电器。

在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。

具体实施方式

下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊；并且，为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本实用新型的海上风力发电机组的具体结构进行限定。在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了更好地理解本实用新型，下面结合图1至图6根据本实用新型实施例的海上风力发电机组进行详细描述。

图1示出了本实用新型一个实施例的海上风力发电机组的结构示意图，图2示出了本实用新型实施例的蓄能装置的结构示意图。请一并参阅图1及图2，本实用新型实施例提出了一种海上风力发电机组，其包括：基础平台10、塔筒20以及蓄能装置30，基础平台10能够支撑于海面上。塔筒20设置于基础平台10并由基础平台10向远离海面的方向延伸。蓄能装置30设置于塔筒20，蓄能装置30包括两个以上蓄水箱301以及与两个以上蓄水箱301相互连接的第一水驱发电部件302，每个蓄水箱301分别连接有第一控制阀303，以控制各蓄水箱301自身的开启与关闭。其中，两个以上蓄水箱301沿塔筒20的轴向依次排布设置，第一水驱发电部件302能够在流出蓄水箱301内的海水的作用下发电。

由此，本实用新型实施例提供的海上风力发电机组，能够利用其备用的蓄能装置30进行电力补充，避免海上风力发电机组长时间停机，能够有效的保证其发电效益。

具体的，基础平台10可以采用不同的形状及材质，只要能够满足对塔筒20的安装及支撑要求均可。为了使得基础平台10能够稳定的支撑于海面上，作为一种可选的实施方式，海上风力发电机组进一步包括固定于海底的支撑架50，基础平台10支撑于支撑架50。在一些可选的示例中，可以根据海水涨潮时的高度设置支撑架50，使得其所支撑的基础平台10在涨潮时仍然处于海平面的上方，以保证海上风力发电机组的运行安全。

蓄能装置30所包括的蓄水箱301可以根据塔筒20的高度以及蓄电要求进行设定，在一些可选的示例中，蓄水箱301的数量可以为三个，本实用新型实施例均以蓄水箱301的数量为三个为例进行说明，应当理解，此数量仅为一种可选的方式，但不限于三个，也可以根据海上风力发电机组的容量、蓄能装置30的发电量要求等采用两个、四个甚至更多个。

请继续参阅图1、图2，三个蓄水箱301在塔筒20的内部或外部沿远离基础平台10的方向依次间隔设置。第一水驱发电部件302可以设置于塔筒20内部，当然，也可以设置于基础平台10上，第一水驱发电部件302具体可以采用带水轮机的发电机。当需要对各蓄水箱301进行蓄水时，可以利用发电机驱动水轮机，以将海水输送至各蓄水箱301内并关闭第一控制阀303进行储存。当海上风力发电机组断电或为了使配置的供电电源节省电量，通过打开相应的蓄水箱301的第一控制阀303，利用海水的势能驱动水轮机转动，进而又可带动发电机发电，以为海上风力发电机组提供运行时所需电能。

作为一种可选的实施方式，蓄能装置30进一步包括主管路304以及两个以上与主管路304相互连通的支管路305，支管路305的数量与蓄水箱301的数量相同并一一对应连接，本示例中，支管路305的数量同样为三个，可选的，在具体实施时，其中一个支管路305可以与主管路304一体成型且轴线相互重合。

各蓄水箱301对应的第一控制阀303设置于与该蓄水箱301连接的支管路305，第一水驱发电部件302设置于主管路304，通过上述设置，能够便于各蓄水箱301与第一水驱发电部件302进行连接。由于三个蓄水箱301所在高度不同，因此，采用上述方式能够更好的保证第一水驱发电部件302对蓄水箱301分开供水，以免因位于塔筒20上方的蓄水箱301尚未充满而导致向位于塔筒20下方的蓄水箱301持续充水，以破坏位于塔筒20下方的蓄水箱301的密封性能。

请继续参阅图2，为了进一步避免因供水过多导致蓄水箱301在水压的作用下密封性被破坏，作为一种可选的实施方式，蓄能装置30进一步包括泄压管路306，每个蓄水箱301均与泄压管路306连通，泄压管路306的出口位于塔筒20外部。所说的泄压管路306可以包括一个主泄压管路306a及数量与蓄水箱301数量相同的三个分泄压管路306b。三个分泄压管路306b的一端分别与主泄压管路306a连通，另一端分别与对应的蓄水箱301连通，另一端的连接位置靠近相应的蓄水箱301远离基础平台10的端面，当相应的蓄水箱301内的海水达到蓄水箱301的最大液位临界值后，可以通过分泄压管路306b流至主泄压管路306a，并通过主泄压管路306a排出至塔筒20外，避免塔筒20内部的机组部件受潮，保证海上风力发电机组的安全运行。

为了更好的检测蓄水箱301内海水的高度，作为一种可选的实施方式，海上风力发电机组进一步包括液位检测装置，液位检测装置包括第一液位检测器601，每个蓄水箱301内均设置有第一液位检测器601，以检测相应蓄水箱301内部的液位。保证各蓄水箱301的储能要求，第一液位检测器601具体实施时可以采用液位传感器，并可以连接于其所在的蓄水箱301的内壁面上。

图3示出了本实用新型实施例的海上风力发电机组的电控系统的部分结构示意图。请一并参阅图3，作为一种可选的实施方式，本实用新型实施例的海上风力发电机组进一步包括控制器70，控制器70根据第一液位检测器601检测到的蓄水箱301内的液位，控制与蓄水箱301对应的第一控制阀303开启或关闭，所说的控制器70可以是海上风力发电机组的PLC控制器，当然，也可以采用单独的智能仪表。采用智能仪表，不仅能量损耗较小，耗电量小，且可以自带电池续航，从而具有更长的带电时间。

控制器70具体可以与中央监控系统80以及各蓄水箱301的第一控制阀303、液位检测装置及第一水驱发电部件302相连接，在控制器70与每个第一控制阀303之间以及控制器70与第一水驱发电部件302之间连接有中央继电器90，控制器70通过控制中央继电器90进而控制相应的第一控制阀303以及第一水驱发电部件302的开启及关闭。

具体控制方式如下，当需要向蓄能装置30的各蓄水箱301内输送并储存海水时，可以利用海上风力发电机组的电网电能对第一水驱发电部件302供电，通过第一水驱发电部件302依次对每个蓄水箱301进行蓄水，本示例中，蓄水顺序可以由靠近基础平台10的下方向远离基础平台10的上方的方向对蓄水箱301进行依次蓄水。

控制器70通过控制中央继电器90使得靠近基础平台10的最下方的蓄水箱301的第一控制阀303打开，另外两个蓄水箱301的第一控制阀303关闭，控制第一水驱发电部件302上电，向最下方的蓄水箱301蓄水，控制器70根据该蓄水箱301内的第一液位检测器601检测液位至预定高度，则通过控制中央继电器90控制与该蓄水箱301对应的第一控制阀303关闭。

控制器70通过中央继电器90使得位于中间的蓄水箱301第一控制阀303打开，另外两个蓄水箱301的第一控制阀303关闭，通过第一水驱发电部件302向中间的蓄水箱301蓄水至预定高度后关闭该中间蓄水箱301对应的第一控制阀303。依次类推，直至所有的蓄水箱301均填充有预定量的海水后关闭相应蓄水箱301的第一控制阀303，储存海水备用。

当海上风力发电机组所配置的供电电源发生故障时或为了使配置的供电电源节省电量，控制器70可以通过控制各中央继电器90，使得各蓄水箱301所对应连接的第一控制阀303全部打开，所有蓄水箱301内的海水通过各自的支管路305流入主管路304并驱动第一水驱发电部件302的水轮机转动，进而带动发电机发电，以恢复海上风力发电机组的电力供应，避免其长时间停机，能够有效的保证其发电效益或节省电量，当然，在通过蓄能装置30发电时，也可以只开启部分数量的蓄水箱301的第一控制阀303，只要能够在供电电源故障时满足海上风力发电机组的用电要求均可。

图4示出了实用新型另一个实施例的海上风力发电机组的结构示意图，图5示出了本实用新型实施例的潮汐发电装置的结构示意图。请一并参阅图4及图5，作为一种可选的实施方式，本实用新型实施例的海上风力发电机组还包括设置于基础平台10的潮汐发电装置40，潮汐发电装置40包括用于容纳海水的容纳箱401以及与容纳箱401相互连接的第二水驱发电部件402，第二水驱发电部件402在进入或流出容纳箱401的海水的作用下发电，同样的，第二水驱发电部件402也可以采用带有水轮机的发电机。

可选的，容纳箱401具体可以设置于基础平台10远离塔筒20的一侧，容纳箱401可以直接连接于基础平台10或者支撑架50上，当然，为了更好的保证容纳箱401的稳定性，可以将其与基础平台10及支撑架50同时连接。

容纳箱401的高度可以根据海水涨潮及退潮时的海平面高度进行设定，可选的，容纳箱401面向塔筒20的表面高度在第一高度范围值内，容纳箱401远离所述塔筒20的表面所在高度在第二高度范围值内，第一高度范围值为海水涨潮时海平面的高度范围值，所述第二高度范围值为海水退潮时海平面所在的高度范围值。

通过设置潮汐发电装置40，可以使得海水在涨潮或者退潮时，容纳箱401内的液位与容纳箱401外的液位之间存在高度差，海水可以由容纳箱401的外部流入容纳箱401的内部或者由容纳箱401的内部流出至容纳箱401的外部，海水在此两个流通过程中均会给第二水驱发电部件402的水轮机提供动力，使其转动，进而使得第二水驱发电部件402发电。能够进一步为海上风力发电机组提供电能，在供电电源发发生故障或为了使配置的供电电源节省电量时供海上风力发电机组使用，或者在供电电源正常运行时，能够随海上风力发电机组所产生的电能一起输送至其他用电设备。

为了更好的控制容纳箱401内部与外部的液位差，以更好的利用潮汐能，作为一种可选的实施方式，容纳箱401内进一步连接有第二控制阀403，以控制容纳箱401的开启及关闭，通过适时的开启或关闭第二控制阀403，以通过潮汐能获取更多的电能。

为了保证潮汐发电装置40的发电效果，其容纳箱401通常为密封状态，相应的，容纳箱401内会存在一定量的气体，当海水进入容纳箱401时，为了减少能量损失(通过海水压缩气体，会产生相应的能力损失)，气体需要流动，因此，作为一种可选的实施方式，蓄能装置30进一步包括气体管路405，通过气体管路405能够使得容纳箱401内的气体流动至容纳箱401外，减少能量损失，便于海水进入容纳箱401内驱动第二水驱发电部件402发电。当然，为了保证容纳箱401的密封性，避免第二控制阀403在关闭时仍有海水流入或流出容纳箱401，可选的，在气体管路405上设置有第三控制阀404，通过第三控制阀404控制气体管路405的开启或关闭，更好的保证潮汐发电装置40的发电量。

请一并参阅图3至图5，为了最大限度的利用潮汐能进行发电，作为一种可选的实施方式，液位检测装置进一步包括设置于容纳箱401内部以检测容纳箱401内部液位的第二液位检测器602以及设置于容纳箱401的外部以检测容纳箱401外部液位的第三液位检测器603。通过第二液位检测器602及第三液位检测器603能够准确的检测容纳箱401内外液位的高度，进而能够在合适的时间内开启或关闭第二控制阀403及第三控制阀404，以将潮汐能转化成更多的电能，所说的第二液位检测器602及第三液位检测器603均可以采用液位传感器，且第二液位检测器602可以连接于容纳箱401的内壁面，第三液位检测器603可以连接于容纳腔的外壁面。

请继续参阅图3至图5，为了适时的控制第二控制阀403及第三控制阀404的开启及关闭，更好的利用潮汐能发电，作为一种可选的实施方式，控制器70还根据第三液位检测器603检测到的液位大于等于预设涨潮海面临界值或者根据第二液位检测器602检测到液位小于预设退潮海面临界值，控制第二控制阀403及第三控制阀404开启；和/或，控制器70还根据第二液位器检测到的液位超出容纳箱401的最大临界液位或者小于容纳箱401的最小临界液位，控制第二控制阀403及第三控制阀404关闭。

图6示出了本实用新型实施例的控制器70对潮汐发电装置40的控制逻辑图。请一并参阅图6，海上风力发电机组正常工作时，设定通过第三液位检测器603检测的容纳箱401的外部的液位高度A，第二液位检测器602检测的容纳箱401内部的液位高度为D，设定预设涨潮海面临界值为B且预设退潮海面临界值为C，并设定容纳箱401内最大临界液位为E、最小临界液位为F。

在海水处于涨潮的状态下，控制器70根据第三液位检测器603检测的液位高度A小于临界值B，则控制第二控制阀403及第三控制阀404关闭，选择等待。控制器70根据第三液位检测器603检测的液位高度A大于等于临界值B，则具备了涨潮发电的条件，控制器70控制第二控制阀403及第三控制阀404开启，海水由容纳箱401外进入容纳箱401内，驱动第二水驱发电部件402发电，并通过气体管路405排出容纳箱401内的气体。控制器70根据第二液位检测器602检测的液位高度D大于等于容纳箱401的最大临界液位E时，涨潮状态下的发电停止，控制器70控制第二控制阀403及第三控制阀404关闭。

请继续参阅图6，在海水处于退潮状态下，控制器70根据第三液位检测器603检测的液位高度A大于等于临界值C时，则控制第二控制阀403及第三控制阀404关闭，选择等待。控制器70根据第三液位检测器603检测的液位高度A小于临界值C时，则具备了退潮发电的条件，控制器70控制第二控制阀403及第三控制开启，使得海水流出容纳箱401，以驱动第二水驱发电部件402发电，并使得容纳箱401通过气体管路405进气。控制器70根据第二液位检测器602检测的液位高度D小于容纳箱401的最小临界液位F时，退潮状态下的发电停止，控制器70控制第二控制阀403及第三控制阀404关闭。

可以理解的是，上述各实施例的第一水驱发电部件302及第二水驱发电部件402均采用带水轮机的发电机的形式只是一种可选的实施方式，但不限于此。在一些其他的示例中，第一水驱发电部件302及第二水驱发电部件402也可以采用其他的发电机形式，只要能够在海水的驱动下发电均可。此时，可以外配海水输送装置，以向各蓄水箱301内输送待储存的海水。

由此，本实用新型实施例提供的海上风力发电机组，因其包括基础平台10、塔筒20以及蓄能装置30，当供电电源未发生故障，海上风力发电机组正常发电时，通过第一水驱发电部件302驱动预定量的海水进入各蓄水箱301后并关闭第一控制阀303，使得海水存储至各蓄水箱301。由于两个以上蓄水箱301沿塔筒20的轴向依次排布设置，蓄水箱301内的海水具有一定的势能。当供电电源发生故障导致海上风力发电机组不能正常运行时或为了使配置的供电电源节省电量，通过打开相应蓄水箱301的第一控制阀303，使得蓄水箱301内的海水流动至第一水驱发电部件302并驱动第一水驱发电部件302发电，以供海上风力发电机组使用，能够避免海上风力发电机组长时间停机，有效的保证其发电效益。

而相应设置的潮汐发电装置40，既能够再次为海上风力发电组提供备用电能，同时还能够同海上风力发电机组所发电能一同供其他用电设备使用，使得海水风力发电机组具备更优的发电效益，因此，易于推广使用。

虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。