[發明專利]一種潮流波浪能發電裝置

有效

• 申請號: 201310466765.X
• 申請日: 2013-10-09
• 公開（公告）號: CN103485972A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 余海濤;陳潔琳;聞程;張笑薇;胡敏強
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F03B13/16
• 分類號: F03B13/16;F03B13/26
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

技術領域

本發明涉及一種綜合利用海洋潮流以及波浪能來發電的裝置。

背景技術

20世紀以來，隨著社會經濟的迅猛發展以及不可再生能源資源的枯竭與環境的日益惡化，尋找并開發新的可替代清潔能源，已經成為人類應對能源環境和永續發展的重要選擇。而海洋能作為一種儲量大、可再生的清潔能源日益受到人們的關注，據初步計算，海洋能的理論儲量是目前全世界各國每年耗能量的幾百倍甚至幾千倍，開發潛力巨大。以潮流能與波浪能胃里，據估計，世界各大洋中所有海流總功率達到5×10⁹KW左右，在我國根據已統計的結果顯示，沿岸的潮流能的理論平均功率為1395×10⁴KW；根據世界能源委員會的調查顯示，全球可利用的波浪能達到了2×10⁹KW，對于我國而言，波浪能的理論存儲量約為7×10⁷KW左右。如果將海洋能源充分合理、高效、經濟的利用，將會使得我國能源的結構更加合理，資源利用更加的充分。

潮流能發電為一種通過潮流驅動水輪機的葉輪旋轉，將流體的動能轉化為葉輪的機械能，進而通過機械或液壓傳動系統將能量傳遞給發電機，驅動發電機旋轉發電的方式；波浪能發電為一種利用中間介質將波浪能轉換為中間介質的內能或者機械能，再通過傳動機構等驅動發電機發電的方式。若能夠將潮流能發電和波浪能發電集合在一起，將使得潮流能與波浪能互為補充，得到更好的經濟效益。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種潮流波浪能發電裝置，是一種綜合利用潮流能與波浪能的新型發電裝置，能夠讓潮流能與波浪能互為補充，具有更好的經濟效益。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種潮流波浪能發電裝置，包括基座、垂直軸水輪機、轉子-軸承系統、發電室和浮子；所述發電室內設置有變速永磁耦合傳動系統、第一發電機、儲能裝置、測速剎車裝置和第二發電機的直線電機定子，所述變速永磁耦合傳動系統包括相適配的第一永磁耦合片和第二永磁耦合片，所述第一發電機為正反雙向旋轉電機，所述第二發電機為永磁直線電機，所述第二發電機包括相適配的直線電機動子和直線電機定子，其中直線電機動子套設在發電室外側；所述第一永磁耦合片的輸出端與第一發電機的輸入端相接，第一發電機的輸出端和第二發電機的輸出端均與儲能裝置的輸入端相接，所述測速剎車裝置設置在第一永磁耦合片的輸出端和第一發電機的輸入端之間；在發電室的下端設置有密封板，在發電室的上端設置有密封層，所述密封板和密封層將發電室隔離出一個密封室，所述第一永磁耦合片、第一發電機、儲能裝置、測速剎車裝置和直線電機定子位于密封室內；所述垂直軸水輪機中心固定軸的底端固定安裝在基座上，轉動輸出軸的頂端通過轉子-軸承系統與第二永磁耦合片的輸入端相接；所述浮子固定安裝在直線電機動子上。

本發明中，潮流發電通過第一發電機實現，波浪發電通過第二發電機實現。相比現有的單一發電方式的垂直軸發電裝置或波浪能發電裝置，本發明兼具了兩種發電方式，在水下流速不高或波浪波速不高時，依舊能夠依靠波浪或潮流能進行發電，提高了整個裝置的發電總量，避免出現斷電現象，提高整個裝置的發電可靠性。使用變速永磁耦合傳動系統，使得在第一發電機之前無需再設置變速齒輪箱，使得整個發電室部分結構簡單，同時降低了水下密封防腐的難度，減少了發電的各項能量損耗，提高了整體的發電效率。相比傳統的采用旋轉電機作為能量轉換器的波浪發電裝置，本發明采用永磁直線電機實現，直線電機動子直接與漂浮在海面上的浮子相連接，在波浪的作用下上下運動，不需要氣缸、齒輪或液壓缸等中間轉換裝置，因而結構簡單、易于維護、且能夠提高發電效率。另外，本發明在使用時可直接將基座固定設置在海底樁基上，對水深的要求不高，便于安裝調試以及維護，具有良好的應用于推廣的前景，是一種值得推廣的海洋能發電裝置。

優選的，所述垂直軸水輪機包括套設在中心固定軸外的轉動輸出軸、支撐臂、葉端盤和葉片，所述支撐臂一端固定在轉動輸出軸上，另一端向外輻射伸出，所述葉片的兩端分別通過葉端盤安裝在支撐臂的另一端上；在垂直軸水輪機外套設有導流罩。在葉片的兩端設置葉端盤，能夠達到降低渦流損耗以及振動的目的；在葉片外側垂直于潮流方向上設置導流罩能夠達到增強垂直軸水輪機盤面的來流速度。

優選的，所述葉片采用變偏角式葉片，能夠改善垂直軸水輪機的啟動性能。

優選的，所述導流罩為W型導流罩結構。

優選的，所述葉片為高強度玻璃鋼復合材料，所述支撐臂和葉端盤為鋼材質，所述葉片、支撐臂、葉端盤和導流罩的表面均設置有防腐層。