[0001] 本发明属于海上发电技术领域，涉及了一种新型漂浮式风力、波浪、潮汐能一体化综合发电平台。

[0002] 目前，波浪能、潮汐能和风能因其储量大、分布广、能流密度高、流动无间断及不受昼夜变化影响的优势，近年来受到广泛关注。

[0003] 然而，波浪能和潮汐能的开发因高建设和维护成本、发电不稳定等问题尚未大规模商业化。浮式海上风力发电机组技术已被证明是深水风力开发的可靠手段，但高昂的系泊系统和海底电缆成本影响其经济性。因此，将波浪能和潮汐能转换器与浮式风力发电机组相结合的深水风波潮汐能联合利用成为热门研究课题。

[0037] 下面结合具体实例对本发明的具体技术方案做进一步的详细说明。

[0038] 如图所示，本发明的多功能组合式海洋发电平台是集风力、潮汐、波浪等多种发电为一体的综合型平台，可组合成多单元发电平台集群；集群由若干个多边形的发电平台本体组成，每个平台本体包括用于提供平台的漂浮基座、风力发电单元2、波浪能发电单元及潮汐能发电单元4，采用这种结构设计，将风力捕获系统、波浪能捕获系统、潮汐能捕获系统三种能量捕获系统的能量转化为液压能形式合并为一路输出，最后输出给发电机用于发电；此外，该设计还解决了因大跨度而导致的浮筒间刚性连接的结构问题，实现了风力发电机之间的最小干扰距离，保证了发电组件在平台上的低重心，减小了浮筒3间距，并有效收集波浪能源，从而减轻了波浪对浮筒的冲击；

[0039] 所述的风力发电单元2，该系统主要由漂浮式海上平台(漂浮基座)和液压式风力发电机组成；具体包括风机叶片1、塔柱5、机舱内的多个能量转换装置、塔柱内部的高低压油管、蓄能器、液压马达、发电机和油箱；

[0040] 所述漂浮基座提供稳定的支持结构，使整个系统能够在海上漂浮；所述风机叶片1吸收风能并将其转换为风轮的机械能；叶片驱动的能量转换装置将机械能转换为液压能，并输出高压油；高压油通过蓄能器的储能和保压功能驱动液压马达，将液压能转换为机械能，马达驱动的发电机将机械能转换为电能；液压传动系统的设计考虑了用液压传动代替传统风机中的齿轮箱刚性传动，解决了传动故障率高的问题，同时也解决了直驱机型中直驱电机体积过大、制造成本高的问题；传统风力发电机通过刚性机械传动将风能转换为电能，由于风速变化无常、波动巨大，发电机输出功率容易剧烈波动，可能导致电网瘫痪；而液压传动系统为柔性传动，能够将不稳定的风能转化为稳定的液压能，再驱动马达和发电机，实现电能输出的稳定。海上风机的安装和维护相较于陆地更加困难，液压式风机将发电机等设备置于平台上，减轻了机舱的重量，降低了安装和维护的成本；这一设计不仅提高了系统的稳定性和可靠性，同时也使得风力发电系统能够更加高效地利用风能，实现可持续的电力输出。

[0041] 所述塔柱5支撑整个风力发电系统；塔柱5内的能量转换装置将机械能转换为液压能，并通过高压油输出。

[0042] 所述多个能量转换装置，液压油管、蓄能器、液压马达、发电机和油箱均安置于平台上，以完成发电过程。

[0043] 所述风机叶片1采用高效轻质材料制造，具有优良的抗风和耐腐蚀性能。

[0044] 所述液压马达和发电机采用模块化设计，便于维护和更换，提高系统可靠性和寿命。

[0045] 所述风力发电系统的能量转换装置包括多级能量转换装置，以提高系统效率。

[0046] 所述风力发电系统的塔柱5采用可伸缩设计，以适应不同风力条件和海况。

[0047] 所述风力发电系统的发电机采用高效低噗音设计，以减少对海洋环境的影响。

[0048] 进一步的，所述波浪发电单元包括浮筒3、浮子9、六自由度波浪能传递机构(四连杆机构8)和能量吸收系统等，所述波浪能发电单元利用波浪作用下的随机振动进行发电，浮子9在波浪激励下沿六个方向往复振动，包括横荡、纵荡、垂荡、横摇、纵摇和首摇；将浮子9六个方向的随机往复运动转换为相对于漂浮式平台同轴的六个往复转动，进而通过能量吸收系统进行发电；

[0049] 具体的，每个六自由度波浪能发电系统包括浮筒3、六自由度波浪能传递机构和能量吸收系统等；浮子9在波浪激励下在六个方向上往复振动，六自由度波浪能传递机构将浮子9的六个方向随机往复运动转换为相对浮式半潜式风力机同轴的六个往复转动，继而通过能量吸收系统进行发电；该装置主要由固定平台、四连杆机构8、二维球面机构、浮子9、传动平行四边形机构15、空间RSSR变向传动机构16及配重组成；固定平台作为装置的支架，四连杆机构8的前端与二维球面机构固定连接；二维球面机构通过转动副与浮子9相连，并通过传动平行四边形机构15和空间RSSR变向传动机构16与固定平台相连；配重固定在平面四杆机构8的曲柄上；在海浪的作用下，浮子9产生三维运动，其竖直方向的移动带动平面四杆机构8运动，使得四连杆机构8的后端与固定平台相连，从而将浮子9竖直方向的移动转化为固定平台上的转动；水平方向的转动通过球面二维机构转化为绕X轴和Y轴的转动；X轴转动通过传动平行四边形机构8传递到固定平台上，而Y轴转动首先通过空间RSSR变向传动机构16转化为X轴方向的转动，然后通过传动平行四边形机构8传递到固定平台上，从而实现将浮子9的三维运动转化为固定平台上的三个固定平行轴的转动；六自由度波浪能发电系统以漂浮式半潜式风力机为基础，三套波浪能发电系统在波浪作用下相对平台进行随机振动。该波浪能发电系统主要由浮子9、六自由度波浪能传递机构和能量吸收系统组成；浮子9在波浪激励下沿六个方向进行往复振动，进而通过能量吸收系统进行发电；设计时考虑的主要问题是当前振荡浮子型波浪能发电装置通常仅能执行单一自由度的运动，限于吸收浮子9在垂直方向的能量；针对这一限制，提出了一种具有六自由度的波浪能传递机构。该机构能够捕捉浮子9在六个不同方向上的能量，包括浮子9在波浪影响下的随机振动能；这一设计使得浮子9产生的机械能能够被转换成末端的往复旋转机械能，从而有效提高能量转换的效率和范围。

[0050] 进一步的，浮筒3在海浪作用下产生三维运动，其竖直方向的移动通过传动平行四边形机构15运动，使得四连杆机构8的后端与固定平台相连，从而将浮筒3竖直方向的移动转化为固定平台上的转动，水平方向的转动通过球面二维机构转化为绕X轴和Y轴的转动，进而通过传动平行四边形机构15和空间RSSR变向传动机构16传递到固定平台上，实现浮筒3的三维运动转化为固定平台上的三个固定平行轴的转动。

[0051] 进一步的，所述浮子9采用高强度耐腐蚀材料制造，以适应恶劣的海洋环境。

[0052] 进一步的，所述漂浮基座由高强度耐腐蚀材料制成，以适应海洋环境。

[0053] 进一步的，所述波浪发电单元的六自由度波浪能传递机构(四连杆机构8)将浮子9六个方向的随机往复运动转换为相对于漂浮基座同轴的六个往复转动，并通过能量吸收系统进行发电。

[0054] 进一步的，所述波浪发电单元设置有多级能量吸收和转换装置，以提高发电效率和系统稳定性。

[0055] 进一步的，所述波浪发电单元的浮子9结构可以根据海况进行自动调整，以提高能量捕捉效率。

[0056] 进一步的，所述波浪能发电单元包括自动清洗装置，以防止海洋生物附着，影响系统效率。

[0057] 进一步的，所述波浪能发电单元采用模块化设计，便于安装和维护，降低运行成本。

[0058] 进一步的，所述潮汐能发电单元4包括发电机架、往复主轴12、旋转小齿轮10、齿轮变速箱驱动能量转换装置(变速箱驱动能量装置11)和飞轮13，所述潮汐能发电单元采用垂直轴旋转潮流能水轮机，通过双向线性运动直接转换为单向旋转力；还包括：能源转换模块，用于将风能、波浪能和潮汐能转换为电能；能源管理系统，用于优化和控制风能、波浪能和潮汐能的发电和分配；一体化控制单元，用于集中控制和监控整个发电平台的运行；设备维护系统，用于监测和维护发电平台的各个组成部分；

[0059] 发电机架固定整个系统结构，往复主轴12充当驱动旋转小齿轮10的线性机架齿轮；旋转小齿轮10通过齿轮变速箱驱动能量转换装置(变速箱驱动能量装置11)将双向线性运动转换为单向旋转力，旋转小齿轮10则用于保持稳定的旋转惯性，以确保持续的动力输出；该设计采用垂直轴旋转潮流能水轮机，水轮机叶轮的旋转轴与水流方向垂直，从而使得旋转小齿轮10的旋转方向不受水流方向的限制；在不同波流作用下，通过海水潮流的涨落对叶轮的水流冲击，旋转小齿轮10受动力驱动，带动叶轮转动；叶轮的旋转通过增速器进一步激活齿轮能量转换装置，将水流的能量有效转换成旋转机械能；这种机械能通过发电机转换为电能，以进行发电；机架设置在可以上下移动的往复主轴12上，以适应不同潮汐高度的变化；这种设计确保了旋转小齿轮10能够不断处于海水潮流的直接冲击之下，在有利的波动气候条件下，直接驱动旋转小齿轮10持续向同一方向转动多个永磁体，从而生成稳定且持续的动力输出，显著提升了发电效率。

[0060] 进一步的，所述潮汐能发电单元4的往复式主轴12可以上下移动，以确保旋转小齿轮10始终处于海水潮流的冲击中，旋转小齿轮10通过海水潮流的冲击带动多个永磁体连续转动，产生平稳和持续的动力输出，从而提高发电效率。

[0061] 进一步的，所述潮汐能发电单元4的发电机架固定有旋转小齿轮10，机架上方固定有齿轮变速箱驱动的能量转换装置(变速箱驱动能量装置11)，机架中间固定有可以上下往复的往复主轴12，通过特定排列的齿轮系统将双向线性运动直接转换为单向旋转力。

[0062] 进一步的，所述潮汐能发电单元4的主轴能够上下移动，以适应不同潮汐高度的变化，确保旋转小齿轮10始终处于海水潮流的冲击中，在有利的波动气候条件下，直接驱动旋转小齿轮10持续向同一方向转动多个永磁体，从而生成稳定且持续的动力输出。

[0063] 进一步的，所述潮汐能发电单元4包括智能控制装置，能够实时监控潮汐变化并调整发电功率，以提高系统效率。

[0064] 进一步的，所述潮汐能发电单元4采用模块化设计，便于安装和维护，降低运行成本。

[0065] 进一步的，所述潮汐能发电单元4的水轮机采用高效耐腐蚀材料制造，以延长使用寿命。

[0066] 进一步的，所述潮汐能发电单元4包括能量存储装置，以在潮汐变化不利时提供稳定的电能输出。

[0067] 进一步的，所述能源转换模块包括逆变器和变压器，用于将各类能源发电装置产生的直流电转换为交流电，并调整电压以适应电网需求。

[0068] 进一步的，所述平台还包括一个能量存储单元，用于储存多余的电能以备后用。

[0069] 进一步的，所述一体化控制单元包括一个中央处理器和多个传感器，用于实时监控各个能源发电装置的状态，并根据需要调整输出。

[0070] 进一步的，本发明中各设备之间均可以通过有线线路或者无线信号相互连接。

[0071] 通过上述技术方案，本发明提供的多功能组合式海洋发电平台实现了海洋风力、波浪能和潮汐能的高效利用，显著提高了整体发电效率，为其他混合型海洋能发电系统的开发研究提供了参考。