离岸式复合型再生能源发电厂 技术领域 本发明涉及一种离岸式再生能源发电厂， 尤指一种设置有海洋能发电系统或海上 制造系统的离岸式复合型再生能源发电厂。
背景技术 随着经济发展、 人口增加与工业成长， 全球用电需求量持续增加。 石化燃料为供应 能源的主要来源， 但因石油资源有限， 而石化燃料燃烧除了会产生废气污染空气外， 也连带 排放出大量二氧化碳等温室气体， 造成全球暖化现象恶化。 因此， 开发利用洁净的再生能源 来取代石化燃料， 已成为先进国家能源发展的主要目标。
再生能源包括太阳能、 风能、 地热、 生质能、 水力与海洋能等， 风力发电为其中正值 快速成长的能源类型。风力发电机组以风车接收风能， 转换为电力， 多设置在刮强风地区， 以确保发电量。风车体积越大， 设置位置越高， 即可承受上空吹刮的强风， 从而发电量也将 越高。 由于陆地常受到地形、 遮蔽物与诸多附加因素影响， 可兴建大型化风力发电机组的厂 址有限。海水表面温度变化较陆地稳定， 风场环境较为平稳， 为开发风力发电的良好环境。 离岸式风力发电厂为另一种风力资源利用方案， 国际间对于离岸式风力发电开发兴建计划 亦正大力推行。
然而， 现有离岸式风力发电厂往往只具备单一风力发电用途， 偌大的海上厂区仅 林立风力发电机， 而未同时善用海洋蕴藏的丰富资源。有鉴于此， 本案发明人特别提出本 案， 以提升离岸式再生能源发电厂的开发效益。
发明内容 因此， 本发明的一目的在于提供一种离岸式复合型再生能源发电厂， 其通过在海 上厂区同时设置风力发电机组与海洋能发电系统， 共同输出电力， 可充分利用海上厂区资 源， 达成其多元化利用， 同时并将提升发电厂的总体发电量。
本发明的另一目的在于提供一种离岸式复合型再生能源发电厂， 其通过在海上厂 区同时设置风力发电机组与海上制造系统， 海上制造系统直接以风力发电机组输出电力作 为运作电力， 可充分利用海上厂区资源， 达成其多元化利用， 同时由于海上制造系统毗邻风 力发电机组， 故而将可精简电力传输系统资源。
本发明的又一目的在于提供一种离岸式复合型再生能源发电厂， 其通过采用垂直 轴风力发电机作为风力发电机组机型， 可达成多层风力发电机堆叠构造， 进而将可提升单 一海上平台的发电量。
本发明的再一目的在于提供一种离岸式复合型再生能源发电厂， 其通过在风力发 电机组增设太阳能电力供应装置， 可充分利用自然日照资源， 使得电力来源多元化， 并可有 效提升发电量。
为达上述目的， 本发明揭示一种离岸式复合型再生能源发电厂， 其建置于一海上 厂区。 所述的离岸式复合型再生能源发电厂包括多个海上平台、 多个风力发电机组， 以及至
少一海洋能发电系统。 该等海上平台间隔设置在海上厂区， 并具有一个别的台面 ； 该等风力 发电机组个别设置在该等海上平台的台面上方， 用以接收海上风力而产生电力 ； 海洋能发 电系统设置于海上厂区内部的海域， 用以利用海洋特性而产生电力 ； 其中该等风力发电机 组与海洋能发电系统共同输出电力。
其中， 所述的海洋能发电系统可为一波浪发电系统、 一温差发电系统、 一洋流发电 系统， 或一潮汐发电系统。
在一具体实施例， 所述的风力发电机组包括一垂直轴式风力发电机， 并可进一步 包括一太阳能电力供应装置， 设置在垂直轴式风力发电机上方。
在一具体实施例， 所述的风力发电机组包括多个相互叠置的垂直轴式风力发电 机， 并可进一步包括一太阳能电力供应装置， 设置于该等垂直轴式风力发电机上方。
本发明揭示另一种离岸式复合型再生能源发电厂， 其建置于一海上厂区。所述的 离岸式复合型再生能源发电厂包括多个海上平台、 多个风力发电机组， 以及至少一海上制 造系统。 该等海上平台间隔设置于海上厂区， 并具有一个别的台面 ； 该等风力发电机组个别 设置于该等海上平台的台面上方， 用以接收海上风力而产生电力 ； 海上制造系统设置于海 上厂区内部的海域， 接收该等风力发电机组输出的电力作为运作用电。 其中， 所述的海上制造系统可为一电解制氢系统、 一海水淡化系统， 或一生质柴油 制造系统。
在一具体实施例， 所述的风力发电机组包括一垂直轴式风力发电机， 并可进一步 包括一太阳能电力供应装置， 设置于垂直轴式风力发电机上方。
在一具体实施例， 所述的风力发电机组包括多个相互叠置的垂直轴式风力发电 机， 并可进一步包括一太阳能电力供应装置， 设置于该等垂直轴式风力发电机上方。
以上的概述与接下来的详细说明及附图， 皆是为了能进一步说明本发明为达成预 定目的所采取的方式、 手段及功效。 而有关本发明的其他目的及优点， 将在后续的说明及附 图中加以阐述。
本发明实施例的离岸式复合型再生能源发电厂， 除了设置于海上平台的风力发电 机组外， 进一步在海上厂区内部海域增设海洋能发电系统或海上制造系统， 达成海上厂区 基地的多元化综合利用， 以大幅提升其开发效益。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解， 构成本申请的一部分， 并不 构成对本发明的限定。在附图中 ：
图 1 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的厂区配置示意图 ；
图 2 为本发明的风力发电机组的第一具体实施例的结构示意图 ；
图 3 为本发明的风力发电机组的第二具体实施例的结构示意图 ；
图 4 为本发明的风力发电机组的第三具体实施例的结构示意图 ；
图 5 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第一具体实施例的配置示意图 ；
图 6 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第二具体实施例的配置示意图 ；
图 7 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第三具体实施例的配置示意图 ；
图 8 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第四具体实施例的配置示意图 ；图 9 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第五具体实施例的配置示意图 ； 图 10 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第六具体实施例的配置示意 图 11 为本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第七具体实施例的配置示意图； 以及
图。 附图标号 ：
10、 20、 30、 40、 50、 60、 70、 80 ： 离岸式复合型再生能源发电厂
100、 200、 300、 400、 500、 600、 700、 800 ： 海上厂区
11 ： 海上平台
13、 14、 15、 16、 21a、 21b、 21c、 21d、 31a、 31b、 31c、 31d、 41a、 41b、 41c、 41d、 51a、 51b、 51c、 51d、 61a、 61b、 61c、 61d、 71a、 71b、 71c、 71d、 81a、 81b、 81c、 81d ： 风力发电机组
140、 150、 160 ： 中心轴柱
141 ： 框架
142 ： 扇叶
143 ： 避雷针
151、 161、 162 ： 垂直轴式风力发电机
152、 163 ： 太阳能电力供应装置
153 ： 太阳能板
22 ： 海洋能发电系统
32a、 32b、 32c、 32d ： 温差发电系统
42a、 42b、 42c、 42d ： 波浪发电系统
52 ： 海上制造系统
62a、 62b、 62c、 62d ： 电解制氢系统
63 ： 高压储槽
72a、 72b、 72c、 72d ： 生质柴油制造系统
73 ： 生质柴油储槽
82a、 82b、 82c、 82d ： 海水淡化系统
83 ： 淡水储槽
具体实施方式
为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 下面结合附图对本发明实施 例做进一步详细说明。 在此， 本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明， 但并不作为 对本发明的限定。
本发明提出一种离岸式复合型再生能源发电厂， 旨在达成海上厂区的多元化利 用， 使其产生最大开发效益。
首先， 请参阅图 1， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的厂区配置示意图。离 岸式复合型再生能源发电厂 10 建置于一海上厂区 100， 包括多个海上平台 11 以及多个风力 发电机组 13。海上平台 11 间隔设置于海上厂区 100， 分别具有一高出海平面的台面。风力 发电机组 13 个别设置于海上平台 11 上方， 用以接收海上风力而产生电力输出。本案的主要特点在于离岸式复合型再生能源发电厂 10 进一步在海上厂区 100 内 部海域设置海洋能发电系统或海上制造系统 ( 该图未示 )， 以善用海洋资源， 实现海上厂区 100 的多元化综合利用， 后续将以具体实施例完成说明。
本案的另一特点为采用垂直轴式风力发电机作为风力发电机组 13 的机型。请参 阅图 2， 本发明的风力发电机组的第一具体实施例的结构示意图。如图所示， 风力发电机组 14 为一垂直轴式风力发电机， 以一中心轴柱 140 架设于海上平台 11 的台面， 上方设有一避 雷针 143。风力发电机组 14 具有一圆柱形框架 141， 其侧边周缘间隔设置有多片扇叶 142， 可接受风力吹拂而带动框架 141 以中心轴柱 140 为轴心旋转， 进而推动内部传动机构带动 发电机产生电力输出。
一般水平轴式风力发电机的风车转动面必须正对风向， 而须控制风车方向， 垂直 轴式风力发电机则毋须考虑风向问题。 此外， 垂直轴式风力发电机的结构均匀稳定， 故而可 实现多层式发电机构造。
请参阅图 3， 本发明的风力发电机组的第二具体实施例的结构示意图。此实施例 中， 风力发电机组 15 包括一垂直轴式风力发电机 151 以及一太阳能电力供应装置 152， 其以 中心轴柱 150 组接架设于海上平台。其中太阳能电力供应装置 152 的太阳能板 153 呈锥状 堆叠于垂直轴式风力发电机 151 的上方， 接受太阳光能， 转换为电力输出。藉此将可充分利 用海上日照资源， 提升发电量， 并使得电力来源多元化。 接着请参阅图 4， 本发明的风力发电机组的第三具体实施例的结构示意图。此实 施例中， 风力发电机组 16 包括二垂直轴式风力发电机 161、 162， 以及一太阳能电力供应装 置 163， 其以中心轴柱 160 组接架设于海上平台。垂直轴式风力发电机 161、 162 相互堆叠 组合， 而太阳能电力供应装置 163 的太阳能板呈锥状堆叠于垂直轴式风力发电机 162 上方。 通过双层风力发电机构造， 可进一步接受上空强风， 而大幅提升发电量。同时， 单一海上平 台即可产出近双倍电力， 从而可望降低产出电力的耗费成本。
继续请参阅图 5， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第一具体实施例的配 置示意图。此实施例中， 离岸式复合型再生能源发电厂 20 在海上厂区 200 同时设置风力发 电机组 21a、 21b、 21c、 21d， 以及一海洋能发电系统 22。海洋能发电系统 22 设置在海上厂 区 200 内部海域， 利用海洋特性而产生电力， 与风力发电机组 21a、 21b、 21c、 21d 共同输出电 力。藉此将可充分利用海上厂区 200 的海洋自然资源， 提升离岸式复合型再生能源发电厂 20 的总体发电量。
请参阅图 6， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第二具体实施例的配置示 意图。此实施例为第一具体实施例的延伸例， 离岸式复合型再生能源发电厂 30 包括风力 发电机组 31a、 31b、 31c、 31d， 以及温差发电系统 32a、 32b、 32c、 32d， 设置在海上厂区 300 内 部。温差发电系统 32a、 32b、 32c、 32d 为一种海洋能发电系统， 其基于不同深度的海水水温 差异， 利用温海水在封闭循环系统或真空室内部形成蒸气， 推动涡轮机产生电力， 再以冷海 水冷却， 将蒸气转变回流体。温差发电系统 32a、 32b、 32c、 32d 可建置在风力发电机组 31a、 31b、 31c、 31d 间隔的海域， 或附设在海上平台海面下方构造。
请参阅图 7， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第三具体实施例的配置示 意图。此实施例为第一具体实施例的另一延伸例， 离岸式复合型再生能源发电厂 40 包括风 力发电机组 41a、 41b、 41c、 41d， 以及波浪发电系统 42a、 42b、 42c、 42d， 设置在海上厂区 400
内部。波浪发电系统 42a、 42b、 42c、 42d 为一种海洋能发电系统， 其设置中空结构体， 利用波 浪起伏的落差， 推动中空结构体内部的空气， 形成强大气流推动涡轮机发电。 波浪发电系统 42a、 42b、 42c、 42d 可建置于风力发电机组 41a、 41b、 41c、 41d 的间隔海域， 或附设在海上平 台海面下方构造。
除了上述实例外， 亦可采用洋流发电系统或潮汐发电系统作为海洋能发电系统实 施类型。所述的洋流发电系统藉海流力量推动涡轮， 带动发电机发电。所述的潮汐发电系 统则是利用海水高低潮位之间的落差， 推动水轮机旋转， 带动发电机发电。 由于各式海洋能 发电系统所要求的地理环境不同， 实务上， 离岸式复合型再生能源发电厂亦可同时建置多 样化的海洋能发电系统， 依照发电系统所需的环境配置在海上厂区的适当区域。
继续请参阅图 8， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第四具体实施例的配 置示意图。此实施例中， 离岸式复合型再生能源发电厂 50 在海上厂区 500 同时设置风力发 电机组 51a、 51b、 51c、 51d， 以及一海上制造系统 52。海上制造系统 52 设置于海上厂区 500 内部海域， 接收风力发电机组 51a、 51b、 51c、 51d 输出的电力作为运作用电， 以达成特定制 造工艺。由于海上制造系统 52 建置于海上厂区 500 内部海域， 可避免占用陆地资源， 同时 因毗邻风力发电机组 51a、 51b、 51c、 51d， 故而将可精简大量电力传输系统资源。 请参阅图 9， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第五具体实施例的配置示 意图。此实施例为第四具体实施例的延伸例， 离岸式复合型再生能源发电厂 60 包括风力发 电机组 61a、 61b、 61c、 61d、 电解制氢系统 62a、 62b， 62c、 62d 以及一高压储槽 63， 设置于海上 厂区 600。电解制氢系统 62a、 62b， 62c、 62d 分别由风力发电机组 61a、 61b、 61c、 61d 接收电 力， 进行氢气制备工艺， 取得的氢气经由管线释放至高压储槽 63 贮存。由于氢气虽为重要 的工业原料， 但同时也是一种具高度可燃性的危险气体， 制备场所需要安全管制。 本案拟将 氢气制备移往海上厂区 600， 将可避免陆地遭受安全威胁。
请参阅图 10， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第六具体实施例的配置示 意图。此实施例为第四具体实施例的延伸例， 离岸式复合型再生能源发电厂 70 包括风力发 电机组 71a、 71b、 71c、 71d、 生质柴油制造系统 72a、 72b， 72c、 72d 以及一生质柴油储槽 73， 设 置于海上厂区 700。 生质柴油为一种由有机物质提炼的新能源， 海洋可养殖海藻等生质燃料 原料， 生质柴油制造系统 72a、 72b， 72c、 72d 分别由风力发电机组 71a、 71b、 71c、 71d 接收电 力， 由海藻原料提炼生质柴油， 经由管线释放至生质柴油储槽 73 贮存。
请参阅图 11， 本发明的离岸式复合型再生能源发电厂的第七具体实施例的配置示 意图。此实施例为第四具体实施例的延伸例， 离岸式复合型再生能源发电厂 80 包括风力发 电机组 81a、 81b、 81c、 81d、 海水淡化系统 82a、 82b， 82c、 82d 以及一淡水储槽 83， 设置于海上 厂区 800。海水淡化系统 82a、 82b， 82c、 82d 分别由风力发电机组 81a、 81b、 81c、 81d 接收电 力， 对海水进行透析或蒸馏工艺， 取得淡水经由管线释放至淡水储槽 83 贮存。
值得一提的是， 离岸式复合型再生能源发电厂可同时建置多样化的海上制造系统 与海洋能发电系统， 配置于海上厂区的适当区域。本案旨在提出离岸式复合型再生能源发 电厂的多元化利用， 涉及的各项技术为现有， 因此未再多作赘述。
综上所述， 本案的离岸式复合型再生能源发电厂除了设置于海上平台的风力发电 机组外， 进一步在海上厂区内部海域增设海洋能发电系统或海上制造系统， 达成海上厂区 基地的多元化综合利用， 以提升其开发效益。 同时， 通过采用垂直轴式风力发电机作为风力
发电机组机型， 将可实现多层式发电机构造， 从而大幅提升发电量。
以上所述仅为本发明的具体实施例的详细说明及附图而已， 并非用以限制本发 明， 本发明的所有范围应以权利要求范围为准， 本领域技术人员在本发明的领域内， 可轻易 思及的变化或修饰皆可涵盖在本发明所界定的专利范围内。