风能、洋流能发电装置及风能、洋流能、波浪能发电装置的制作方法

本技术涉及海洋风电以及海洋能源发电的领域，尤其是涉及一种风能、洋流能发电装置及发电装置。

背景技术：

1、海上风电装置主要是指利用海洋上的风能进行发电的一种设备。根据风电基础的不同形式，可以简单将海上风电装置分为固定式基础半潜式基础以及浮动式基础。但由于固定式基础与半潜式基础都主要受制于海域水深的限制，因而，在更深的海域外或在部分海床地质条件不利于安装固定式基础以及半潜式基础的海域中，主要还是以浮动式风力机应用为主。

2、而在深海环境中，除风能之外，还有其他丰富的海洋能源如洋流能、波浪能、潮汐能等。为了充分利用海洋能源资源，提高能源利用效率，需要开发一种能够将风能和海洋能源能结合起来的发电装置。

技术实现思路

1、为了能够实现风能与海洋能源的结合，本技术提供一种风能、洋流能发电装置及风能、洋流能、波浪能发电装置。

2、本技术第一方面提供的一种风能、洋流能发电装置采用如下的技术方案：

3、一种风能、洋流能发电装置，包括：

4、第一部分，作业时竖直的位于水面之上；

5、第二部分，同轴的固定于第一部分，作业时竖直的位于水面之下；

6、风能捕获单元，配置于第一部分上部，所述第二部分的浮力能够抵消主轴及风能捕获单元的重力；

7、洋流能捕获单元，同轴的环绕于第二部分外侧，受洋流能推动，所述洋流能捕获单元能够相对于第二部分转动；

8、发电舱，同轴转动的设置于第一部分下部，所述发电舱下侧固定于洋流能捕获单元，所述发电舱内设置有第一发电单元，用于洋流能的发电或洋流能及风能的发电；

9、所述洋流能捕获单元的浮力能够抵消所述发电舱的重力。

10、通过采用上述技术方案，位于水面之上的风能捕获单元能够对风能捕获以便于发电，位于水面之下的洋流能捕获单元能够对洋流能以便于发电，从而同时可以实现风能与洋流能的组合发电，此外，由于洋流能捕获通过水下洋流能捕获单元排水体积产生的浮力，抵消发电舱的重力，并通过第二部分产生的浮力，抵消水面上第一部分与风能捕获单元的重力，这样第一部分与发电舱转动连接部分的垂直方向受力几乎降为零，也大大的降低了成本。

11、可选的，还包括：

12、第一齿轮，同轴的套接于第一部分，随第一部分同步转动，所述第一齿轮位于发电舱内；

13、第一发电机，固定于发电舱内；

14、第二齿轮，固定于第一发电机的驱动轴，所述第二齿轮啮合于第一齿轮。

15、通过采用上述技术方案，当发电舱随洋流能捕获单元同步转动时，发电舱内的第二齿轮也将同步的随沿第一齿轮的周面滚动啮合，第一发电机机则可以将第二齿轮旋转产生的机械能转换为电机发电，实现洋流能的发电。

16、可选的，所述风能捕获单元为垂直轴风能捕获单元，所述第一部分随所述垂直轴风能捕获单元单向旋转；

17、所述发电舱随所述洋流能捕获单元带动而相对于第一部分反向旋转。

18、通过采用上述技术方案，当风能捕获单元捕获风能带动第一部分相对于发电舱转动，第一齿轮随第一部分同步转动，可以带动第二齿轮旋转，实现第一发电机的发电；同样的，当洋流能捕获洋流能带动发电舱相对于第一部分转动，也能带动第二齿轮沿第一齿轮外周滚动啮合，使第二齿轮转动，依然可以实现第一发电机的发电；当风能捕获单元带动第一部分与洋流能捕获装置带动发电舱同步反向旋转，则可以第一齿轮与第二齿轮的相对旋转速度，也就进一步的提高了第一发电机的发电效率。

19、可选的，还包括：

20、自动抱夹机构，设置于发电舱内，用于在第一部分转速超过阈值时抱紧第一部分。

21、通过采用上述技术方案，在风能捕获单元的运行过程中，当风速超过最大额定风速，第一部分的转速超过阈值时，自动抱夹机构抱紧能够抱紧第一部分，而由于发电舱与第一部分转动的方向相反，因而，自动抱夹机构抱紧第一部分后，这个操作会逐渐降低第一部分的转速，利用海水阻力起到刹车的作用，从而保护发电装置。

22、可选的，所述风能捕获单元为水平轴风能捕获单元；

23、所述第二部分的周壁呈圆周阵列的固定有多根锚泊线；

24、所述锚泊线背离所述第二部分一端固定有锚桩，用于埋入河床。

25、通过采用上述技术方案，通过调整锚泊线的张力可以限制第二部分的运动范围，当海洋环境中的风力、波浪和海流等因素施加力量时，悬链线锚泊系统能够承受这些力量，并使第二部分保持相对稳定的位置。

26、可选的，所述风能捕获单元包括：

27、桅杆，同轴固定于第一部分上端；

28、整流罩，围绕桅杆转动的设置于桅杆一侧；

29、机舱，转动的连接于桅杆上端；

30、风轮，转动设置于机舱，用于捕获风能；

31、能量转换部分，连接于风轮，用于将风能转换为电能。

32、通过采用上述技术方案，设置的整流罩可转动的安装于桅杆上，使整流罩能够适应风向，达到减少桅杆尾随的湍流。

33、可选的，所述能量转换部分包括：

34、传动轴，转动连接于机舱，所述风轮轴心固定于传动轴；

35、从动轴，同轴转动于桅杆内；

36、换向传动机构，连接于传动轴与从动轴之间；

37、第三发电机，设置于机舱或主轴内，用于将从动轴的转动机械能转换为电能。

38、通过采用上述技术方案，风轮带动传动轴转动，通过换向传动机构换向，带动从动轴同步转动，再通过第三发电机将从动轴转动的机械能转换为电能，实现了风能与电能的转化，且将水平轴风能捕获单元的发电舱由桅杆的上端移动至发电舱或主轴部分，大大的降低了桅杆的负载重量，提高了整体发电装置运行的稳定性。

39、可选的，还包括：

40、锚环，同轴转动的连接于发电舱；

41、多根锚链，呈圆周阵列的连接于锚环；

42、多个锚浮标，分别固定于各锚链。

43、通过采用上述技术方案，采用的多个锚浮标的设置，可以在水体中定位和标识发电装置，并提高发电装置的稳定性。

44、第二方面，本技术还提供一种风能、洋流能、波浪能发电装置，采用如下的技术方案：

45、一种风能、洋流能、波浪能发电装置，包含上述的风能、洋流能发电装置，还包括：

46、滑套，同轴固定于第一部分；

47、滑环，同轴滑移的套接于所述滑套外侧，且所述滑环随所述滑套同步转动，所述发电舱转动连接于滑环，所述第一齿轮同轴固定于所述滑环；

48、波浪能发电单元，用于将发电舱相对于第一部分的竖直运动转换为电能；

49、浮动体，连接于所述发电舱，作业时位于水面，用于吸收波浪能，以带动所述发电舱竖直运动。

50、通过采用上述技术方案，作业时，通过浮动体吸收波浪能，通过滑环与滑套的配合，即可实现发电舱相对于第一部分竖直运动，再通过波浪能发电单元作业，即可将发电舱的竖直运动转换为电能，实现波浪能的发电，而同事由于第一齿轮固定于滑环，且发电舱与滑环转动连接，因此，当发电舱相对于第一部分旋转时，第一齿轮与第二齿轮依然能够啮合，以保证第一发电机的正常发电作业，达到了风能、洋流能以及波浪能的结合发电，此外的，由于浮动体同样能够产生浮力，因而在洋流能结合波浪能后，还可以降低洋流能捕获单元的整体结构，以降低其排水体积，降低成本，并通过浮动环弥补洋流能捕获单元的浮力，同样可以实现抵消发电舱的整体重力。

51、可选的，所述浮动体能够围绕发电舱轴线摆动的连接于发电舱。

52、通过采用上述技术方案，当浮动体能够围绕发电舱的轴线摆动，在达到浮动体依然能够带动发电舱竖直运动的基础上，使得浮动体能够更全面地吸收波浪能，使得第一部分几乎不随波浪而上下起伏或左右摇摆。

53、可选的，所述浮动体包括：

54、多个浮柱，呈圆周阵列的固定于发电舱外侧，各浮柱内均成型有加载室；

55、多根连接管，分别固定于相邻浮柱之间，连通相邻加载室；

56、压载阀，设置于连接管，用于改变进入压载室的水量。

57、通过采用上述技术方案，随水流的波动，能够推动多个浮柱竖直运动，从而带动发电舱竖直运动，实现将波浪能转换为电能，此外的，由于压载室与压载阀的设置，通过改变压载室的水量，可以抵消水平面的浮动，抵消摆动运动，以提高发电装置的稳定性。

58、可选的，还包括：

59、韦尔斯涡轮机，设置于连接管。

60、通过采用上述技术方案，随着波浪的移动，每个压载室内水位上升或下降发生变化时，水位浮动通过连接管将空气从一个压载室推到另一个压载室，而韦尔斯涡轮机将通过腔室之间的空气运动而转动，进一步的提高了发电效率。

61、可选的，波浪能发电单元包括：

62、第一支撑环，同轴转动的连接于滑套，位于所述发电舱内；

63、联动板，固定于第一支撑环；

64、第一齿条，沿第一部分的轴线方向固定于联动板；

65、第三发电机，固定于发电舱内；

66、第三齿轮，固定于第三发电机的驱动轴，与所述第一齿条啮合。

67、通过采用上述技术方案，作业时，发电舱随浮动环的带动而相对于第一部分竖直运动，能够带动第三齿轮沿第一齿条滚动，从而通过第三发电机将第三齿轮转动产生的机械能转换为电能，实现波浪能的发电。

68、可选的，波浪能发电单元包括：

69、两第二支撑环，同轴转动的连接于滑套上下两端，位于所述发电舱外；

70、连杆，沿第一部分的轴线方向固定于两第二支撑环之间，所述连杆穿过所述发电舱；

71、第二齿条，沿连杆的长度方向固定于连杆；

72、第四发电机，固定于发电舱内；

73、第四齿轮，固定于第四发电机的驱动轴，与所述第二齿条啮合。

74、通过采用上述技术方案，作业时，发电舱随浮动环的带动而相对于第一部分竖直运动，能够带动第四齿轮沿第二齿条滚动，从而通过第四发电机将第四齿轮转动产生的机械能转换为电能，实现波浪能的发电。

75、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

76、1.位于水面之上的风能捕获单元能够对风能捕获以便于发电，位于水面之下的洋流能捕获单元能够对洋流能以便于发电，从而同时可以实现风能与洋流能的组合发电，此外，由于洋流能捕获通过水下洋流能捕获单元排水体积产生的浮力，抵消发电舱的重力，并通过水下第二部分产生的浮力，抵消水面上第一部分即风能捕获单元的重力，这样第一部分与发电舱转动连接部分的垂直方向受力几乎降为零，也大大的降低了成本；

77、2.当风能捕获单元捕获风能带动第一部分相对于发电舱转动，第一齿轮随第一部分同步转动，可以带动第二齿轮旋转，实现第一发电机的发电；同样的，当洋流能捕获洋流能带动发电舱相对于第一部分转动，也能带动第二齿轮沿第一齿轮外周滚动啮合，使第二齿轮转动，依然可以实现第一发电机的发电；当风能捕获单元带动第一部分与洋流能捕获装置带动发电舱同步反向旋转，则可以第一齿轮与第二齿轮的相对旋转速度，也就进一步的提高了第一发电机的发电效率。

78、3.在风能捕获单元的运行过程中，当风速超过最大额定风速，第一部分的转速超过阈值时，自动抱夹机构抱紧能够抱紧第一部分，而由于发电舱与第一部分转动的方向相反，因而，自动抱夹机构抱紧第一部分后，这个操作会逐渐降低第一部分的转速，利用海水阻力起到刹车的作用，从而保护发电装置。