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基本信息

作品名称:
浮海型立轴风机与波浪混合发电系统
大类:
科技发明制作A类
小类:
机械与控制
简介:

本作品设计了一种集海洋风能与波浪能开发于一体的浮海型混合发电系统。采用模块化设计思想,立轴风力发电装置与波浪发电装置设计成可独立运行的模块。立轴风力发电模块与波浪发电模块安装在浮体平台上,通过锚泊浮于工作海域。本作品走多能互补道路,实现了风能和波浪能的综合利用。

详细介绍:

浮海型立轴风机与波浪混合发电系统是为了解决能源危机以及环境污染问题而提出的一种开发利用清洁可再生能源的发电系统。混合发电系统综合开发海洋风能和波浪能,走多能互补道路降低了单独开发的投入成本,提高了单位空间的发电量。浮海型立轴风机与波浪混合发电系统主要由浮体平台、变桨立轴风力发电模块、波浪发电模块、鸭肚形波浪采集浮子、控制系统以及储能装置组成。采用模块化的设计思路(波浪发电模块与变桨立轴风力发电模块可以独立运行),发电平台可以比较方便地进行扩展。
采用浮海型结构,降低了建设成本以及维修费用,而且增加了混合发电系统的机动性。海上立轴风力机的应用,提高了抗台风能力,智能变桨距技术的应用,可以在任意风向低风速起动,变桨规律的规划提高了风机的风能利用率。对于摆动式波浪发电单元,鸭肚形波浪采集浮子能够高效吸收波浪动能与势能,机械换向装置实现波浪上下起伏运动到发电机单向旋转运动的转化,提高能量转化效率。
摆动式波浪发电模块将波浪的起伏运动转化为发电机轴上的单向转动,带动发电机转动产生电能。波浪发电模块主要包括浮子、摆杆、换向装置、发电机、蓄电池以及控制器等。换向装置主要由驱动链轮、换向齿轮、带超越离合器的链轮(自行车飞轮)等组成。俘获的动力分别由两条并行的传动链输入,当输入轴在重力作用下向下运动,外侧的传动链中的超越离合器咬合,带动发电机旋转,里侧传动链中的超越离合器脱离,使得整条里侧传动链处于不工作状态;当输入轴在波浪浮力与推力作用下向上运动,外侧的传动链中的超越离合器脱离,整条外侧传动链处于不工作状态,里侧传动链中的超越离合器咬合,带动发电机旋转。由于换向齿轮的存在,使得发电机的转向始终是朝一个方向的。整套装置运输、安装、维护方便,运行可靠,可适应波浪较大范围的变化,具有较大的能量转换效率。
立轴风力机采用同步齿形带驱动叶片,单片机根据风速和风向信息自动调节桨距角,实现自动变桨。
本作品创新点主要体现在综合利用海洋风能与波浪能,风能与波浪能互补工作,提高了单位时间与空间的发电量;浮海型结构基本不受海域的限制,利于更加充分地利用海洋风能与波浪能;立轴风力发电模块采用变桨距技术,能够适应任意方向来流,起动风速低,风能利用系数较高,具有较强的抗风能力,能够更好适应海上的恶劣天气;摆动式波浪发电模块利用超越离合器机构,将波浪的上下运动转换成发电机的单向转动,结构简单,能够适应任意方向的波浪来流。

获奖情况:

第十二届“挑战杯”作品 三等奖
第十七届“五四杯”课外科技作品竞赛中获一等奖

作品视频

作品图片