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CN111946549A - 风水力综合发电系统 - Google Patents

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CN111946549A
CN111946549A CN201910399593.6A CN201910399593A CN111946549A CN 111946549 A CN111946549 A CN 111946549A CN 201910399593 A CN201910399593 A CN 201910399593A CN 111946549 A CN111946549 A CN 111946549A
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CN
China
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power generation
wind
turbine
generation system
hydraulic
Prior art date
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Application number
CN201910399593.6A
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English (en)
Inventor
魏钊科
刘敬堂
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Hongfujin Precision Electronics Tianjin Co Ltd
Original Assignee
Hongfujin Precision Electronics Tianjin Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hongfujin Precision Electronics Tianjin Co Ltd filed Critical Hongfujin Precision Electronics Tianjin Co Ltd
Priority to CN201910399593.6A priority Critical patent/CN111946549A/zh
Priority to US16/432,172 priority patent/US20200362820A1/en
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Abstract

一种风水力综合发电系统，包括发电单元，所述发电单元包括第一发电机构及第二发电机构。所述第一发电机构相对于所述第二发电机构转动以切割磁感线而产生电能。所述风水力综合发电系统还包括水轮机组及风能机组。所述水轮机组的输出端与所述第一发电机构的输入端连接，以带动第一发电机构旋转，所述风能机组的输出端与所述第二发电机构的输入端连接，以带动第二发电机构旋转。所述第一发电机构的旋转方向与第二发电机构的旋转方向相反。如此，将提高发电单元的发电效率。

Description

风水力综合发电系统
技术领域
本发明涉及一种发电机技术领域，尤其涉及一种风水力综合发电系统。
背景技术
目前，海洋能源的利用方式主要有海上风力发电和海流发电，其原理均利用流体的动能推动叶片转动，并带动发电机发电。
然而，现有的风力发电与海流发电均为单独发电，由于风向和海流方向的不规律性，导致发电机的发电效率较低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可以提高发电效率的风水力综合发电系统。
一种风水力综合发电系统，包括发电单元，所述发电单元包括第一发电机构及第二发电机构，所述第一发电机构相对于所述第二发电机构转动以切割磁感线而产生电能，所述风水力综合发电系统还包括水轮机组及风能机组；
所述水轮机组的输出端与所述第一发电机构的输入端连接，以用于带动所述第一发电机构旋转，所述风能机组的输出端与所述第二发电机构的输入端连接，以用于带动所述第二发电机构旋转；
所述风能机组的输出端的旋转方向与所述水轮机组的输出端的旋转方向相反，并带动所述第一发电机构和第二发电机构之间逆向旋转。
进一步地，所述水轮机组包括水轮叶片以及水轮机舱，所述水轮机舱内设有第一传动机构，所述第一传动机构的输入端与所述水轮叶片连接，所述第一传动机构的输出端与所述第一发电机构的输入端连接。
进一步地，所述风能机组包括风力叶片以及风电机舱，所述风电机舱内设有第二传动机构，所述第二传动机构的输入端与所述风力叶片连接，所述第二传动机构的输出端与所述第二发电机构的输入端连接。
进一步地，所述水轮机组还包括第一感测元件，所述第一感测元件安装于所述水轮机舱上，所述第一感测元件用于感测流经所述水轮叶片的水流方向。
进一步地，所述风能机组还包括第二感测元件，所述第二感测元件安装于所述风电机舱上，所述第二感测元件用于感测流经所述风力叶片的风流方向。
进一步地，所述风水力综合发电系统还包括控制单元，所述控制单元与所述第一感测元件建立通信连接，所述控制单元用于根据所述水流方向控制所述水轮叶片的正对的方向。
进一步地，所述风水力综合发电系统还包括控制单元，所述控制单元与所述第二感测元件建立通信连接，所述控制单元用于根据所述风流方向控制所述风力叶片的正对的方向。
进一步地，所述风水力综合发电系统还包括塔架及第一旋转机构，所述第一旋转机构的一端与所述水轮机舱固定连接，所述第一旋转机构的另一端与所述塔架可转动连接。
进一步地，所述风水力综合发电系统还包括塔架及第二旋转机构，所述第二旋转机构的一端与所述风电机舱固定连接，所述第二旋转机构的另一端与所述塔架可转动连接。
本申请实施方式提供的风水力综合发电系统通过设置水轮机组以及风能机组，实现发电单元的第二发电机构和第一发电机构分别以相反的方向转动。如此，可使得所述第二发电机构和所述第一发电机构之间切割磁感线的频率提高，进而提高所述发电单元的发电效率。
附图说明
图1为风水力综合发电系统的一较佳实施方式的示意图。
图2为风水力综合发电系统的一较佳实施方式的模块图。
图3为风水力综合发电系统的另一较佳实施方式的示意图。
主要元件符号说明
风水力综合发电系统 100
发电单元 10
第一发电机构 11
第二发电机构 12
水轮机组 20
水轮叶片 21
第一传动机构 22
第一感测元件 23
水轮机舱 24
风能机组 30
风力叶片 31
第二传动机构 32
第二感测元件 33
风电机舱 34
塔架 40
基座 41
第一杆部 42
第二杆部 43
第一旋转机构 50
第二旋转机构 60
控制单元 70
数据模块 80
供电系统 90
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将会结合附图及实施方式，以对本发明中风水力综合发电系统作进一步详细的描述及相关说明。
请参考图1至图2，本发明一较佳实施方式提供一种风水力综合发电系统100，所述风水力综合发电系统100用于将风能及海流能转换为电能。
在本实施例中，所述风水力综合发电系统100包括发电单元10、水轮机组20及风能机组30。
所述发电单元10包括第一发电机构11及第二发电机构12。在本实施方式中，所述水轮机组20的输出端可与所述第一发电机构11的输入端连接，以用于带动所述第一发电机构11旋转。所述风能机组30的输出端可与所述第二发电机构12的输入端连接，以用于带动所述第二发电机构12旋转。
本实施方式中，当所述第一发电机构11的旋转速度比所述第二发电机构12的旋转速度快时，所述第一发电机构11可视为发电机转子，所述第二发电机构12可视为发电机定子。当所述第一发电机构11的旋转速度比所述第二发电机构12的旋转速度慢时，所述第一发电机构11可视为发电机定子，所述第二发电机构12可视为发电机转子。
所述水轮机组20的输出端的旋转方向与所述风能机组30的输出端的旋转方向相反，并带动所述第一发电机构11和第二发电机构12之间逆向旋转以切割磁感线发电，从而将机械能转换为电能，极大地提高了能源转换的效率。
所述风水力综合发电系统100还可进一步包括塔架40，所述塔架40包括基座41、第一杆部42及第二杆部43。所述第一杆部42固定连接于所述基座41及所述第二杆部43之间。本实施方式中，所述基座41固定于海底，所述第一杆部42主体浸没于海水中，所述第二杆部43伸出海面。在其他实施方式中，所述塔架40也可设置于河流等水域中。
在本实施方式中，所述风能机组30以及所述发电单元10均可设置在所述塔架40的顶部，所述水轮机组20可设置在所述塔架40上，其中，所述水轮机组20处于所述风能机组30以及所述发电单元10的下方。
具体到本申请实施方式，所述水轮机组20包括水轮叶片21以及水轮机舱24，所述水轮机舱24内设有第一传动机构22。所述风能机组30包括风力叶片31以及风电机舱34。所述风电机舱34内设有第二传动机构32。所述发电单元10安装于所述风电机舱34内。
所述水轮叶片21设于水轮机舱24前方，所述水轮机舱24与所述第一杆部42可转动连接。所述风力叶片31设于所述风电机舱34前方，所述风电机舱34与所述第二杆部43可转动连接。
本实施例中，所述水轮机组20的水轮叶片21浸没于海面以下，所述风能机组30可伸出于海面之上。本实施方式中，所述塔架40还设有一贯通所述第一杆部42及所述第二杆部43的通孔(图未示)。
其中，所述水轮叶片21通过轮轴与所述第一传动机构22的输入端连接，所述第一传动机构22的输出端穿过所述通孔，并与所述发电单元10的第一发电机构11的输入端连接。
所述风力叶片31通过轮轴与所述第二传动机构32的输入端连接，所述第二传动机构32的输出端与所述发电单元10的第二发电机构12的输入端连接。
本实施例中，所述第一传动机构22及所述第二传动机构32均可包括传动齿轮。
在一较佳实施方式中，所述水轮机组20还可包括第一感测元件23。所述第一感测元件23安装于所述水轮机舱24上。所述第一感测元件23用于实时感测流经所述水轮叶片21的水流方向，流速及其他相关参数。
在一较佳实施方式中，所述风能机组30还可包括第二感测元件33。所述第二感测元件33安装于所述风电机舱34上。所述第二感测元件33用于实时感测流经所述风力叶片31的风流方向，风速及其他相关参数。
在一较佳实施方式中，所述风水力综合发电系统100还可包括第一旋转机构50及第二旋转机构60。所述第一旋转机构50的一端与所述水轮机舱24固定连接。所述第一旋转机构50的另一端与所述第一杆部42可转动连接。所述第二旋转机构60的一端与所述风电机舱34固定连接。所述第二旋转机构60的另一端与所述第二杆部43可转动连接。如此，所述第一旋转机构50及所述第二旋转机构60可通过所述塔架40为中心轴进行旋转。
在另一较佳实施方式中，所述水轮机组20的数量为两个(请参考图3)，这两个水轮机组20在通过所述第一旋转机构50对称安装于所述第一杆部42的两侧。在其他实施方式中，所述水轮机组20的数量也可大于两个，这些水轮机组20通过所述第一旋转机构50对称安装于所述第一杆部42的周围。
在一较佳实施方式中，所述风水力综合发电系统100还可包括控制单元70。所述控制单元70设置于所述风电机舱34内。所述控制单元70与所述第一感测元件23及所述第一旋转机构50建立通信连接。所述控制单元70用于从所述第一感测元件23中获取所述水流方向，并根据所述水流方向控制所述第一旋转机构50旋转，以使得所述水轮叶片21正对所述水流方向。
具体地，所述控制单元70根据所述水流方向发出第一控制信号，以控制所述第一旋转机构50与所述第一传动机构22建立传动连接，如此所述第一旋转机构50将在所述第一传动机构22的传动作用下旋转，从而带动所述水轮机舱24及所述水轮叶片21以所述塔架40为中心轴进行旋转。
所述控制单元70还与所述第二感测元件33及所述第二旋转机构60建立通信连接。所述控制单元70用于从所述第二感测元件33中获取所述风流方向，并根据所述风流方向控制所述第二旋转机构60旋转，以使得所述风力叶片31正对所述风流方向。
具体地，所述控制单元70根据所述风流方向发出第二控制信号以控制所述第二旋转机构60与所述第二传动机构32建立传动连接，如此所述第二旋转机构60将在所述第二传动机构32的传动作用下旋转，从而带动所述风电机舱34及所述风力叶片31以所述塔架40为中心轴进行旋转。
如此一来，通过控制所述第一旋转机构50及所述第二旋转机构60的旋转，可调整所述水轮机舱24及所述风电机舱34的方位，从而使得所述水轮叶片21及所述风力叶片31分别正对所述水流方向及所述风流方向。如此，将进一步提高所述发电单元10的发电效率。
在一较佳实施方式中，所述风水力综合发电系统100还包括数据模块80及供电系统90。所述数据模块80及所述供电系统90均设置于所述风电机舱34内。所述数据模块80与所述控制单元70通信连接。所述数据模块80用于为所述控制单元70提供气象数据，所述气象数据可以为气温、气压、风速、流速等。如此，根据所述气象数据将更准确地调整所述水轮叶片21及所述风力叶片31的方位。所述供电系统90电连接于所述发电单元10及所述控制单元70之间，所述供电系统90还用于与外部用电系统(图未示)电连接。所述供电系统90用于将所述发电单元10所产生的电能提供给所述控制单元70及所述外部用电系统。
上述风水力综合发电系统100中通过设置水轮机组20以及风能机组30，实现发电单元10的第一发电机构11和第二发电机构12分别以相反的方向转动。如此，可使得所述第一发电机构11和所述第二发电机构12之间切割磁感线的频率提高，进而提高所述发电单元10的发电效率。
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。
本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。
并且，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都将属于本发明保护的范围。

Claims (9)

1.一种风水力综合发电系统，包括发电单元，所述发电单元包括第一发电机构及第二发电机构，所述第一发电机构相对于所述第二发电机构转动以切割磁感线而产生电能，其特征在于，所述风水力综合发电系统还包括水轮机组及风能机组；
所述水轮机组的输出端与所述第一发电机构的输入端连接，以用于带动所述第一发电机构旋转，所述风能机组的输出端与所述第二发电机构的输入端连接，以用于带动所述第二发电机构旋转；
所述风能机组的输出端的旋转方向与所述水轮机组的输出端的旋转方向相反，并带动所述第一发电机构和第二发电机构之间逆向旋转。
2.如权利要求1所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述水轮机组包括水轮叶片以及水轮机舱，所述水轮机舱内设有第一传动机构，所述第一传动机构的输入端与所述水轮叶片连接，所述第一传动机构的输出端与所述第一发电机构的输入端连接。
3.如权利要求1所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述风能机组包括风力叶片以及风电机舱，所述风电机舱内设有第二传动机构，所述第二传动机构的输入端与所述风力叶片连接，所述第二传动机构的输出端与所述第二发电机构的输入端连接。
4.如权利要求2所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述水轮机组还包括第一感测元件，所述第一感测元件安装于所述水轮机舱上，所述第一感测元件用于感测流经所述水轮叶片的水流方向。
5.如权利要求3所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述风能机组还包括第二感测元件，所述第二感测元件安装于所述风电机舱上，所述第二感测元件用于感测流经所述风力叶片的风流方向。
6.如权利要求4所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述风水力综合发电系统还包括控制单元，所述控制单元与所述第一感测元件建立通信连接，所述控制单元用于根据所述水流方向控制所述水轮叶片的正对的方向。
7.如权利要求5所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述风水力综合发电系统还包括控制单元，所述控制单元与所述第二感测元件建立通信连接，所述控制单元用于根据所述风流方向控制所述风力叶片的正对的方向。
8.如权利要求6所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述风水力综合发电系统还包括塔架及第一旋转机构，所述第一旋转机构的一端与所述水轮机舱固定连接，所述第一旋转机构的另一端与所述塔架可转动连接。
9.如权利要求7所述的风水力综合发电系统，其特征在于，所述风水力综合发电系统还包括塔架及第二旋转机构，所述第二旋转机构的一端与所述风电机舱固定连接，所述第二旋转机构的另一端与所述塔架可转动连接。
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