[發明專利]一種魚形筏式液態金屬磁流體波浪能直接發電裝置

無效

• 申請號: 200910242390.2
• 申請日: 2009-12-10
• 公開（公告）號: CN101718247A
• 公開（公告）日: 2010-06-02
• 發明（設計）人: 李建;彭燕;沙次文;劉保林;趙凌志;李然;許玉玉;李雪臨
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: F03B13/18
• 分類號: F03B13/18;H02K44/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

技術領域

本發明涉及一種液態金屬磁流體波浪能直接發電裝置，特別涉及采用魚形、筏式波浪能捕獲裝置以及液態金屬磁流體發電機的發電裝置。

技術背景

有效利用巨大的海洋波浪能資源是人類幾百年來的夢想。隨著化石能源危機以及環境污染所導致溫室效應的加劇，波浪能作為一種清潔、可再生能源，日益引起全球關注，而波浪能發電技術更是發展迅速。

波浪能捕獲系統和發電機是波浪能發電系統必不可少的兩部分，而波浪能捕獲系統與發電機的耦合程度，決定了波浪能發電系統的整體效率。波浪能捕獲系統，即波浪能采集系統，將波浪能轉換成采集裝置的機械能，常用的形式有振蕩水柱式(OWC)、振蕩浮子式(Buoy)、擺式(Pendulum)、鴨式(Duck)、筏式(Raft)、收縮坡道式(Tapchan)、蚌式(Clam)等。波浪能發電系統可采用的發電機有旋轉發電機、永磁直線發電機和磁流體發電機。波浪能以大作用力(數噸的力)，低速度(0.5~2m/s)的形式存在，因而，采用高速旋轉發電機的傳統波浪能發電系統必須采用中間轉換系統，如空氣葉輪、低水頭水輪機、液壓系統、機械系統等將波浪捕獲系統的機械能轉換成與旋轉發電機阻力特性相匹配的形式。而永磁直線發電機和磁流體發電機的阻力特性與波浪的運動特性相匹配，因而，可與波浪捕獲系統直接耦合，無須中間轉換系統，這種發電方式稱為波浪能直接發電。可見，波浪能直接發電系統結構簡單，能量轉換效率高。

收縮坡道式波浪能采集系統主要是利用海水的水平運動，通過收縮水道將海水提升，引入高位水庫，將海水的動能轉化為勢能。因而，采用收縮坡道式的波浪能發電裝置一般都固定在岸邊。浮子式波浪能采集系統主要是利用波浪的垂直運動，如美國專利5136173公開的一種磁流體波浪能直接發電系統就是采用浮子和垂直懸吊在深水中的MHD發電機，MHD發電機與浮在海面的浮子相聯，其中MHD通道隨著浮子的上下波動、相對深處穩定的海水作上下運動。中國專利200810116532.6公開的一種搖擺式液態金屬磁流體波浪能發電浮管漂浮在海面上，隨著波浪的起伏，一端位于波峰，另一端位于波谷，將波峰、波谷間的重力勢能轉換成MHD通道內液態金屬的動能。中國專利200610144400.5公開的一種單管雙通道液態金屬磁流體波浪能直接發電單元裝置利用波浪的重力勢能驅動垂直浸沒在海面以下的LMMHD發電機發電通道內的液態金屬流動。

可見，目前常用的波浪捕獲系統存在主要問題：

收縮坡道式主要布置在海洋沿岸，對地形要求較高，另外收到潮位影響，只有部分時間能良好運行。

振蕩水柱式波力裝置目前國內外建設的大都是岸式結構，因為存在和收縮波道式同樣的問題，受地形條件限制。該波力裝置的優點是汽輪機不直接與海浪接觸，提高了裝置的壽命，主要問題是裝置的總體效率不高，另外建造氣室需要昂貴的費用。

在波浪能研究領域非常著名鴨式波力裝置，其理論轉化效率很高，但其抗風浪能力較差，目前已停止研究。因此耐受風浪的能力是一種波力裝置最根本的要求，只有滿足這一條，才能進一步考察效率等。

筏式波浪能技術是通過漂浮在水面上的、類似木筏的、端部鉸接的若干浮體俘獲波浪能，再通過液壓系統驅動發電機發電。

在目前國內外波力研究領域，最接近商業化的就是蘇格蘭OPD公司的一種叫“Pelamis”波力發電裝置。它是世界上第一座商業示范運行的漂浮式波力電站。它屬于筏式波浪能裝置，具有較好的整體性，抗波浪沖擊能力較強。

美國專利US?6476511?B1介紹了一種筏式波浪結構，采用液壓和旋轉發電機的轉換方式。

中國專利200610144400.5和美國專利5136173公開的MHD波浪能直接發電系統的MHD發電機浸沒在海面以下，抗風浪性好，但不便于維護和安裝。

發明內容

為克服現有技術的缺點，本發明提出一種采用漂浮式、魚形、筏式捕浪裝置的液態金屬磁流體(LMMHD)發電機的波浪能直接發電裝置。

本發明漂浮式、魚形、筏式捕浪裝置的液態金屬磁流體(LMMHD)發電機波浪能直接發電裝置為漂浮式，易于布置，可以較好的利用相應海域的波浪能。

本發明發電裝置采用類似魚形的筏式結構的波浪能捕獲裝置。筏式波浪能技術是通過漂浮在海面上的、類似木筏的、端部鉸接的若干浮體俘獲波浪能。該結構整體性強，可以在較好的吸收波浪能的同時提高自身抗風浪能力。整個發電裝置類似浮在海面上一條大魚，通過系泊系統固定在特定海域，當裝置出現故障時可以現場或拖回海岸進行維修，維護方便。