[發(fā)明專利]共振式波力發(fā)電裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110233308.7
• 申請日: 2011-08-16
• 公開（公告）號: CN102287315A
• 公開（公告）日: 2011-12-21
• 發(fā)明（設計）人: 蔡元奇
• 申請（專利權）人: 蔡元奇
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22
• 代理公司: 武漢帥丞知識產(chǎn)權代理有限公司 42220
• 代理人: 朱必武;李南平

技術領域

本發(fā)明旨在提取海浪的能量實現(xiàn)發(fā)電。海浪以波動形式存在，其能量由動能和勢能組成。海浪的動能是指海浪向前推進的能量，勢能是指海浪上下起伏的能量。海浪的動能和勢能相等。根據(jù)海浪的特點，提取海浪能量最直接的方法是采用振動方式提能。通過振動方式提取海浪能將其轉化為機械能，再將其轉化為液壓能，由液壓能帶動液壓馬達再帶動發(fā)電機發(fā)電。從而實現(xiàn)利用海浪的波力發(fā)電。

背景技術

海浪的能量蘊藏量大，且具有清潔，可再生，取之不盡，不占用陸域資源等優(yōu)點。由于海浪能有規(guī)律可循，因此可以開發(fā)利用，是理想的新能源。與風能和光伏發(fā)電相比較，若海浪發(fā)電成功，它將有能量輸出大，輸出能量穩(wěn)定，發(fā)電成本低，且海浪能利用資源豐富。然而，盡管已作了大量的開發(fā)利用海浪能技術研究．但迄今為止鮮有大功率的海浪發(fā)電裝置用于商業(yè)運行。

現(xiàn)有的海浪發(fā)電裝置主要由提能系統(tǒng)和發(fā)電系統(tǒng)兩部分構成。由于對提能沒有達成共識，提出的方案多種多樣。但基本上是采用振動原理。若按大類分，海浪發(fā)電裝置的提能系統(tǒng)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。而發(fā)電系統(tǒng)主要有：通過空氣葉輪機帶動發(fā)電機發(fā)電、采用低水頭發(fā)電技術的水輪機帶動發(fā)電機發(fā)電、通過液壓系統(tǒng)的液壓馬達帶動發(fā)電機發(fā)電。

波力發(fā)電是現(xiàn)在研究的熱點，相關的專利提出超出1500件。由于海浪是以波動形式存在，采用振動方式提能最直接。根據(jù)振動系統(tǒng)的特性來看，只有振動系統(tǒng)處于共振狀態(tài)時，其提能效率最高。在非共振狀態(tài)，其提能效率較低，且不平穩(wěn)。現(xiàn)有的波力發(fā)電裝置為了提高發(fā)電輸出功率都不約而同地增大裝置的體量，提能效率被動地依靠海浪變化而變化。這樣就造成發(fā)電裝置成本高昂。同時也不適于海浪能量密度較低的提能方式。在現(xiàn)有的波力發(fā)電裝置中其發(fā)電系統(tǒng)或提能系統(tǒng)均與海水直接接觸，由于腐蝕、海洋生物污染及極端海況的破壞等原因，其生存能力較差。由于提能效率低和發(fā)電系統(tǒng)不能平穩(wěn)輸出電力，現(xiàn)有的波力發(fā)電裝置生產(chǎn)的電力品質較差。基于以上問題，現(xiàn)有的波力發(fā)電裝置絕大部分難以實現(xiàn)商業(yè)化運行。

針對海浪的特點，本發(fā)明裝置的提出克服了現(xiàn)有其它裝置的缺點，利用追蹤海浪的特性來調整和改變提能系統(tǒng)的特性，保證提能系統(tǒng)處于共振狀態(tài)，實現(xiàn)時刻保證提能系統(tǒng)最大效率的提取海浪的能量。提能系統(tǒng)為主動式提能。由于提能效率高，設計結構緊湊，可大大縮小發(fā)電裝置的尺寸。實現(xiàn)最大發(fā)電功率輸出。同時發(fā)電裝置尺寸較小，符合海浪能量密度較低的特性，可以采用分布式布置，實現(xiàn)大規(guī)模的海上發(fā)電。由于本裝置的發(fā)電系統(tǒng)和提能系統(tǒng)安裝在船艙內，均不與海水接觸。接觸海水的只有發(fā)電船船體。因此其生存能力明顯優(yōu)于現(xiàn)有的其它波力發(fā)電裝置。由于本裝置提能效率高，且通過能量轉換系統(tǒng)的控制，生產(chǎn)出的電力品質高，商業(yè)價值大。綜上優(yōu)點可見，相對現(xiàn)有其它波力發(fā)電裝置，本裝置具有提能效率高，發(fā)電功率大，尺寸小，造價低，適應能力強，生存能力強，發(fā)電品質高等優(yōu)點。因此極具商業(yè)價值。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種共振波力發(fā)電裝置，是利用振動慣性吸能方式提取海浪的能量實現(xiàn)發(fā)電的裝置，提能系統(tǒng)和發(fā)電裝置均不與海水接觸，具有同時提取海浪的動能和勢能，并根據(jù)海浪的變化實現(xiàn)自動控制，使提能系統(tǒng)處于共振狀態(tài)，實現(xiàn)最大提能，從而實現(xiàn)高效率的發(fā)電。

本發(fā)明的技術方案是：共振波力發(fā)電裝置，包括船體、可控提能裝置和發(fā)電裝置；

船體用于承載可控提能裝置和發(fā)電裝置，是漂浮于海面上的載體；

發(fā)電裝置將振動產(chǎn)生的機械能通過液壓缸轉換成液壓能，再由液壓能帶動液壓馬達，通過液壓馬達帶動發(fā)電機實現(xiàn)發(fā)電；發(fā)電裝置與固定于船艙的齒輪座通過扇形齒輪連接在一起；

其特征在于：所述可控提能裝置是由重力平衡器、剛度調節(jié)系統(tǒng)及擺體構成，通過海浪引起擺體與船體相對運動，提取海浪能能量，并將其轉化為機械振動能量；

重力平衡器，包括支架、擺振子、彈性機構和軌道，所述軌道是位于上方的固定軌道和位于下方的活動軌道，固定軌道固定在支架上不動，活動軌道通過支鉸軸鉸接在支架上，擺振子與活動軌道剛性連接，彈性機構跨連在上方的固定軌道和下方的活動軌道之間；所述彈性機構的上端和下端與固定軌道和活動軌道為滑動或滾動連接；固定軌道是水平直線或曲線；活動軌道是曲線，曲線形狀通過力平衡方程或能量平衡方程或拓撲優(yōu)化得到；