一种模块化风光海获能互补发电设备

本申请属于海洋新能源，进一步地，涉及海上多种能源互补及综合利用技术，具体地，提供一种模块化风光海获能互补发电设备。

背景技术：

1、海洋新能源技术涵盖了在广大海洋区域进行太阳能、风能、波浪能等各类新能源获取及应用的技术，其立足于对海洋可再生资源的有效采集与利用，能够为各类海工装备、海上养殖、海上作业提供实时及就近的能源供给，能够有效地延长各类装备的工作时间，提高各类海洋作业的效率。

2、然而，由于不同海域的光照、风场及波浪情况复杂多变，现有的各类海洋新能源采集设备在对各类海洋新能源进行采集利用的过程中，任何一种单一能源均可能存在能量输出不稳定的问题，从而影响了设备的产能效率，并导致新能源获取成本的增加。

3、因此，需要一种能够在各类海域对多种海洋新能源进行综合采集利用的装备，从而实现对海洋新能源的稳定高效利用。

技术实现思路

1、本申请的目的在于解决上述现有技术中存在的问题，提供一种模块化风光海获能互补发电设备，该设备采用模块化风光海获能互补平台，能够对风能-太阳能-波浪能进行多能综合互补，既降低了能源采集成本，又提高了海洋新能源获能的稳定性。

2、本申请的实施例可以通过以下技术方案实现：

3、一种模块化风光海获能互补发电设备，包括锚泊单元、光伏发电单元及4个耦合发电单元；

4、所述4个耦合发电单元按照水平正方形阵型布设，每个耦合发电单元包括自下向上同轴地设置的波浪能模块、双转子无刷发电机及风能模块；

5、所述波浪能模块包括中心转轴、振荡浮子及多个光轴导轨，所述中心转轴的外壁以及所述振荡浮子的轴心通孔的内壁具有互相配合的螺纹，所述光轴导轨与所述中心转轴平行且贯穿所述振荡浮子；

6、所述风能模块包括第一垂直轴风机，所述双转子无刷发电机的一个转子与所述中心转轴的上端固定连接，另一个转子与所述第一垂直轴风机的风机转轴的下端固定连接；

7、所述锚泊单元用于使所述模块化风光海获能互补发电设备漂浮并锚定于海面。

8、进一步地，每个所述双转子无刷发电机位于外侧的转子可转动地装配于第一连接模块中，每个光轴导轨的上端固定安装于所述第一连接模块中；

9、每个所述中心转轴的下端可转动地装配于第二连接模块中，每个光轴导轨的下端固定安装于所述第二连接模块中。

10、优选地，每个所述第一连接模块以及每个所述第二连接模块均具有一对竖向连接圆板及两对水平连接圆板；

11、所述竖向连接圆板具有贯穿轴心的通孔，每一对所述水平连接圆板的轴心连线互相垂直且均与所述竖向连接圆板的轴心连线垂直；

12、所述竖向连接圆板与所述水平连接圆板通过u型连接件固定连接。

13、进一步地，每个第一连接模块通过第一连接杆与其他第一连接模块固定连接；两个相对的第一连接杆之间固定连接有多个光伏支架，光伏发电单元架设于所述光伏支架上。

14、优选地，所述光轴导轨的两端套设有限位柱。

15、进一步地，所述锚泊单元包括多个第二连接杆，所述第二连接杆的两端分别与第二连接模块固定连接；以及，多个锚链及锚爪，每个锚链的上端与所述第二连接模块的下端固定连接，所述锚链的下端与所述锚爪固定连接；

16、所述模块化风光海获能互补发电设备在所述第二连接杆的浮力及所述锚链的拉力的共同作用下漂浮并锚定于海面。

17、优选地，所述风能模块还包括第二垂直轴风机，所述第二垂直轴风机同轴地设置于所述第一垂直轴风机上方，且与所述第一垂直轴风机的旋转方向相反。

18、优选地，所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机通过转速同步单元同轴地连接，所述转速同步单元在所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速差超过预设的阈值时使所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速切换为相同。

19、优选地，所述转速同步单元包括转向切换模块、离合模块、监测模块、控制模块及外壳；

20、所述转向切换模块包括沿水平方向对向设置的两个水平锥齿轮以及沿竖直方向对向设置的两个竖直锥齿轮，所述水平锥齿轮与所述竖直锥齿轮互相啮合地转动，下方的竖直锥齿轮与所述第一垂直轴风机同轴地固定连接；

21、所述离合模块的下端与上方的竖直锥齿轮固定连接，所述离合模块的上端与所述第二垂直轴风机固定连接；

22、所述监测模块用于监测所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速；

23、所述控制模块在所述第一垂直轴风机与所述第二垂直轴风机的转速差超过预设的阈值时，使所述离合模块从分离状态切换为锁定状态；

24、所述外壳用于容置所述转向切换模块、离合模块、监测模块及控制模块；

25、各个外壳通过第三连接杆固定连接。

26、优选地，所述正方形阵型的四条边上任意相邻的两个第一垂直轴风机的旋转方向相反。

27、本申请的实施例提供的一种模块化风光海获能互补发电设备，通过振荡浮子及垂直轴风机分别将海浪起伏产生的波浪能及海面风场产生的风能耦合地转换为绕轴旋转的机械能，并通过双转子无刷发电机输出为电能，在单一的海浪起伏或海面风场条件不佳时，通过波浪能与风能的能量互补，能够有效地提升发电设备的能量输出。

技术特征：

1.一种模块化风光海获能互补发电设备，包括锚泊单元、光伏发电单元及4个耦合发电单元，其特征在于：

2.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

6.根据权利要求2所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于，所述锚泊单元包括：

7.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

8.根据权利要求7所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

9.根据权利要求8所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

10.根据权利要求1所述的模块化风光海获能互补发电设备，其特征在于：

技术总结
本申请提供一种模块化风光海获能互补发电设备，包括锚泊单元、光伏发电单元及4个耦合发电单元；4个耦合发电单元按照水平正方形阵型布设，每个耦合发电单元包括自下向上同轴地设置的波浪能模块、双转子无刷发电机及风能模块；波浪能模块包括中心转轴、振荡浮子及多个光轴导轨，风能模块包括第一垂直轴风机，双转子无刷发电机的一个转子与中心转轴的上端固定连接，另一个转子与第一垂直轴风机的风机转轴的下端固定连接；锚泊单元用于使所述模块化风光海获能互补发电设备漂浮并锚定于海面。本申请提供的风光海获能互补发电设备能够对风能‑太阳能‑波浪能进行多能综合互补，降低了能源采集成本，提高了海洋新能源获能的稳定性。

技术研发人员：何广华,栾政晓,张志刚,刘朝纲
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（威海）
技术研发日：20230109
技术公布日：2024/1/12