[發明專利]浮子異動式波浪發電裝置

無效

• 申請號: 201210291175.3
• 申請日: 2012-08-15
• 公開（公告）號: CN102808719A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: 李大鳴;范玉;羅浩
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F03B13/16
• 分類號: F03B13/16
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 張金亭

技術領域

本發明涉及一種利用海洋波浪能發電的裝置，特別是涉及一種浮子異動式波浪發電裝置，屬于新型可再生能源技術領域。

背景技術

隨著世界經濟的發展、人口的激增、社會的進步，人類對能源的需求日益增長。人類對于傳統能源的開發面臨著嚴峻的挑戰。傳統能源的開發費用已經隨著資源的日漸稀少而變得更加昂貴，并且隨著人類的不斷消耗，世界主要能源開發期已經屈指可數：石油、天然氣和鈾大約為30-40年，煤為200年左右。人們不得不轉向海洋領域的開發研究去尋找新的發展空間。海洋中蘊含著豐富的資源，能源科學和海洋技術的重新升溫，為解決這一世界性的能源與環境問題開辟了新的途徑。波浪發電作為一種新能源的來源，受到世界各國的重視。我國有18000公里的海岸線、300多萬平方公里的管轄海域，海洋資源十分豐富，其中，近海域波浪能的蘊藏量約為1.5億千瓦，可開發利用量約3000~3500萬千瓦。波浪能利用的裝置種類繁多，關于波能轉換裝置的發明專利成百上千。

在上述背景下，波浪能的開發利用正日益受到關注，經過20世紀70年代對多種波浪能裝置的試驗和研究到80年代的海況試驗及應用示范研究，國內外很多學者相繼提出了很多不同種類的波能轉換裝置，波浪發電技術已逐步接近實用化水平。目前研究最多、應用最廣的幾種裝置為：“點頭鴨”式波能轉換裝置、振蕩水柱式波能裝置、擺式波能裝置、聚波水庫波能裝置、振蕩浮子式波能轉換裝置。

“點頭鴨”式波能轉換裝置的受能體運動主要來自于入射波運動產生的動壓力推動鴨身繞軸線旋轉，靜壓力推動鴨嘴做起伏運動。因為兩種形式的運動是同相位的，因此可以將產生的能量同時傳遞出去，從而再轉換為電能使用。優點是調節鴨身質心可以使其自由頻率與波浪運動頻率相同或接近從而形成共振，達到最大轉換效率；缺點是可靠性較差，裝置易損壞。

振蕩水柱式波能裝置是以空氣作為轉換的介質，其一級能量轉換機構為氣室，二級能量轉換機構為空氣透平。振蕩水柱波能裝置的優點是轉動機構不與海水接觸，防腐性能好，安全可靠，維護方便。其缺點是二級能量轉換效率較低。現有振蕩水柱式波能收集轉換裝置多用于航標燈等微型電力設備的供電，輸出功率較小；近岸振蕩水柱式波能收集轉換裝置對海岸地形要求較高。

擺式波能裝置是通過擺體在波浪力的作用下發生的前后或上下擺動，將波浪能轉換為擺軸的動能。擺式裝置的轉化效率高，但機械和液壓機構的維護較為困難。其另一優點是可以方便地與相位控制技術相結合。相位控制技術可以使波能裝置吸收到裝置迎波寬度以外的波浪能，從而大大提高裝置的轉換效率。

聚波理論最早由挪威特隆姆大學的Falnes和Budal提出。聚波水庫裝置利用喇叭型的收縮波道，作為一級能量轉換機構。波道與海連通的一面開口寬，然后逐漸收縮通至貯水庫。其優點是一級轉換沒有活動部件，可靠性好，維護費用低，系統出力穩定，幾乎不受波高和周期的影響。不足之處是電站建造對地形有要求，不易推廣。

振蕩浮子式波能裝置是在振蕩水柱式裝置的基礎上發展起來的波能發電裝置。裝置通過振蕩浮子將波浪能轉換成驅動液壓泵的往復機械能，再通過能量緩沖區將不穩定的液壓能轉換成穩定的液壓能，通過液壓馬達將穩定的液壓能轉換成穩定的旋轉機械能，再通過發電機發出穩定的電能。其優點是減少了水下施工，建造容易，成本低廉，缺點浮子受過多的沖擊，易損壞。

這些波浪發電裝置，各有優缺點，關鍵技術是中間的轉換裝置，但有一個共同的問題是波浪能轉換成電能的中間環節多，效率低，電力輸出波動性大，這也是影響波浪發電大規模開發利用的主要原因之一。把分散的、低密度的、不穩定的波浪能吸收起來，集中、經濟、高效、實用地轉化為有用的電能，裝置及其構筑物能承受災害性海洋氣候的破壞，實現安全運行，是當今波浪能開發的難題和方向。上述技術裝置都采用三級環節來對波能進行轉換，受能體直接接受從波浪中傳來的能量，定體通過與受能體的相對運動而產生能量，而中間轉換裝置，它在波浪轉換裝置中主要起穩向、增速和穩速的作用，但是綜上所述幾種波能轉換裝置，能量的二級轉換率較低。

發明內容

本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種浮子異動式波浪發電裝置，該裝置集高效率、實用性與可靠性為一體，并且成本低廉，能夠適應不同的地形和海況條件。