[發(fā)明專利]一種波能轉(zhuǎn)換氣動(dòng)發(fā)電方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310202227.X
• 申請(qǐng)日: 2013-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103266982A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董興林;楊開(kāi)林;郭新蕾;付輝;郭永鑫;王濤;李甲振;夏慶福;肖偉華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)水利水電科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): F03B13/24
• 分類號(hào): F03B13/24;F03B3/12;F03B11/08
• 代理公司: 北京國(guó)林貿(mào)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11001
• 代理人: 袁建水

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種波能轉(zhuǎn)換氣動(dòng)發(fā)電方法和裝置，是一種對(duì)現(xiàn)有的振蕩水柱（OWC）的改進(jìn)，特別是對(duì)威爾斯（Wells）汽輪機(jī)作了重大改進(jìn)。是一種可再生、無(wú)污染的發(fā)電方法和裝置，是一種利用海浪發(fā)電的方法和裝置。

背景技術(shù)

相對(duì)于風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源，波能發(fā)電有著十分重要的優(yōu)勢(shì)，受天氣變化的影響較小，只要捕捉海浪能量的措施得當(dāng)，在任何天氣條件下，都能夠發(fā)電。由于這個(gè)特點(diǎn)當(dāng)今有島嶼和海岸線的各個(gè)國(guó)家都在大力開(kāi)發(fā)波能發(fā)電。波能發(fā)電的關(guān)鍵在于如果有效的捕捉波能并轉(zhuǎn)換為電能。現(xiàn)代波能發(fā)電還沒(méi)有形成主流，各種方式五花八門(mén)，各有特點(diǎn)。總得來(lái)講，大多數(shù)波能發(fā)電裝置都是利用水能轉(zhuǎn)換為勢(shì)能或機(jī)械能，再轉(zhuǎn)換為電能的路數(shù)。在海浪捕獲方面，大致有兩種方式：一種是利用海浪爬升的能力，形成水頭，利用傳統(tǒng)的低水頭發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電，還有一種則是直接利用波浪的振蕩水柱（OWD）往復(fù)運(yùn)動(dòng)發(fā)電。前一種方式的水工工程規(guī)模大比較復(fù)雜，后一種相對(duì)較簡(jiǎn)單一些，但是為了將波浪往復(fù)振蕩運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)以往均使用威爾斯汽輪機(jī)和其配套裝置，該汽輪機(jī)的輪葉是對(duì)稱的機(jī)翼曲面，比較笨重，需要能量大的氣流才能推動(dòng)。還有以往捕獲波浪的水塔未考慮聚波設(shè)施，在小波浪下氣壓小，氣流速度達(dá)不到驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)的要求，往往不能連續(xù)發(fā)電，因此使這種波能轉(zhuǎn)換氣動(dòng)發(fā)電裝置的應(yīng)用受到一定的限制。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種波能轉(zhuǎn)換氣動(dòng)發(fā)電方法和裝置。所述的方法提供了一種簡(jiǎn)化捕獲波能的發(fā)電思路，所述的裝置根據(jù)所述方法提出的思路簡(jiǎn)化了發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)，使整個(gè)捕獲和發(fā)電系統(tǒng)十分簡(jiǎn)單高效。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種波能轉(zhuǎn)換氣動(dòng)發(fā)電方法，所述方法的步驟如下：

聚能的步驟：用于將海水引入一個(gè)面積逐漸縮小的通道，使海水涌入的能力逐漸集中；

轉(zhuǎn)換為空氣動(dòng)能的步驟：用于在海浪的作用下將海水涌入和退出時(shí)所產(chǎn)生的水流往復(fù)動(dòng)能推動(dòng)空氣，使空氣形成帶有能量的往復(fù)運(yùn)動(dòng)氣流；

往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣流吹動(dòng)葉輪的步驟：用于所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)氣流吹動(dòng)葉輪上，使葉輪旋轉(zhuǎn)；

發(fā)電的步驟：用于所述的葉輪旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)與葉輪同軸的發(fā)電機(jī)發(fā)電；

所述葉輪的葉片截面一部分厚一部分薄，即一部分剛性一部分柔性，當(dāng)氣流沿葉輪軸向吹動(dòng)葉輪時(shí)，葉片柔性的部分彈性彎曲，氣流在彎曲的葉片面上產(chǎn)生側(cè)向力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)，無(wú)論往復(fù)運(yùn)動(dòng)的空氣向那個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，都使氣流在彎曲的葉片上產(chǎn)生相同方向的側(cè)向力，使葉輪總是繞一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。

一種根據(jù)上述方法設(shè)計(jì)的波能轉(zhuǎn)換氣動(dòng)發(fā)電裝置，包括：設(shè)置在最低潮位以下水中的進(jìn)水口，所述的進(jìn)水口連接豎直的水塔，所述水塔接近頂端的部位設(shè)置空氣流通道，所述的空氣流通道中設(shè)置葉輪和與葉輪同軸的發(fā)電機(jī)，所述葉輪的葉片為扇形，葉片的橫截面一部分厚一部分薄，厚的部分呈剛性薄的部分呈柔性。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：本發(fā)明采用直接捕獲波能的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將水流的往復(fù)運(yùn)動(dòng)變?yōu)榭諝獾牧鲃?dòng)，吹動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)。并采用一種無(wú)論往復(fù)運(yùn)動(dòng)的空氣向那個(gè)方向運(yùn)動(dòng)都能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的葉輪，還使葉輪與發(fā)電機(jī)同軸。既有直接捕獲波能的水工設(shè)施簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，又有機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。大大降低了整個(gè)發(fā)電設(shè)置的成本，提高了使用壽命。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1是本發(fā)明的實(shí)施例二所述裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的實(shí)施例二所述葉輪的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)施例二所述葉輪的葉片截面示意圖；

圖4是本發(fā)明的實(shí)施例二所述葉片的受力示意圖,是圖3中C-C截面的彈性變形彎曲的放大圖；

圖5是本發(fā)明的實(shí)施例四所述八字形收縮聚坡道的示意圖，是圖1中A方向視圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例一：

本實(shí)施例是一種波能轉(zhuǎn)換氣動(dòng)發(fā)電方法。本實(shí)施例的基本思路是利用一個(gè)能夠?qū)⑼鶑?fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為單向和質(zhì)量輕的旋轉(zhuǎn)葉輪，代替較重的威爾斯雙面機(jī)翼曲面的葉輪，即占有了直接捕獲往復(fù)海浪設(shè)施簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)簡(jiǎn)化了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，降低了設(shè)備成本，也提高了能量轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)施例的關(guān)鍵在葉輪，這個(gè)葉輪必須可以在往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣流中，都能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)施例采用的是一種葉片是一部分為剛性一部分為柔性的葉輪。當(dāng)氣流經(jīng)過(guò)葉片時(shí)，葉片柔性的部分隨氣流的流動(dòng)方向彎曲，氣流在彎曲的葉片面上產(chǎn)生側(cè)向力，推動(dòng)葉輪旋轉(zhuǎn)。往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣流，不論是葉片向那個(gè)方向彎曲，氣流在葉片面上所產(chǎn)生側(cè)向力總是朝著一個(gè)方向，這樣就可以推動(dòng)葉輪向一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)。