[發明專利]波浪能和海流能的集成發電裝置及其發電方法

在審

• 申請號: 201410007570.3
• 申請日: 2014-01-06
• 公開（公告）號: CN103758687A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 張銀東;楊杰;張興明;李文華;沈巖;孫玉清
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22;F03B13/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及海洋能源開發利用技術領域，尤其涉及一種波浪能和海流能的集成發電裝置及其發電方法。

背景技術

海洋能的蘊藏量巨大，其中波浪能的分布廣泛，是海洋能開發的重點。但是，波浪能雖然有巨大的蘊藏量，但也有能量密度低、提取困難的特點，往往需要較大型的提取設備，并且由于海洋環境的惡劣，海上工程結構的造價較高。目前出現了許多單一開發波浪能的技術，但是由于這些開發技術需要建造專門的支持系統，成本和維護費用太高，因此很難推廣。現階段制約波浪能開發的面臨的主要問題是：能量形式單一，間歇性強；發電過程不可控，輸出電能質量差；提取裝置一次性投資大；電價成本高，經濟效益差；建站對周圍環境影響大等。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述缺點，提供一種波浪能和海流能的集成發電裝置，其結構簡單，可同時對波浪能和海流能進行提取，且提取方便，發電過程持續、可控，工作可靠性高，輸出電能質量高，經濟效率好；此外，本發明還提供一種采用上述的發電裝置進行發電的方法。

為實現上述目的，一方面，本發明提供一種波浪能和海流能的集成發電裝置，其包括：用于固定在海底的海底導流沉箱；設置在海底導流沉箱內的水輪機，具有伸出于海底導流沉箱上表面的豎直的傳動軸；安置在傳動軸外且漂浮在水面上的振蕩浮子；安裝在傳動軸上且位于振蕩浮子上方的圓形空艙，其外表面設有固定架；其中，所述振蕩浮子與所述固定架之間設置用于將其連接為一體的三個液壓缸；其中，所述圓形空艙內設置液壓集成發電模塊，其分別與水輪機的傳動軸和液壓缸的排油口連接；其中，當海水流過海底導流沉箱時，海水的海流能轉換為水輪機的機械能，水輪機的機械能通過液壓集成發電模塊轉換為電能；當振蕩浮子隨海水的波浪運動時，海水的波浪能轉換為振蕩浮子的機械能，振蕩浮子的機械能轉換為液壓缸的液壓能，液壓缸的液壓能通過液壓集成發電模塊轉為電能。

其中，所述液壓集成發電模塊包括：與所述液壓缸連接的油箱，用于向所述液壓缸提供液壓油；與所述水輪機連接的液壓泵；與所述液壓缸、液壓泵分別連接的蓄能器，用于儲存所述液壓缸及液壓泵輸出的液壓油；與所述蓄能器連接的液壓馬達，用于在所述蓄能器提供的液壓油的作用下轉動；與所述液壓馬達的輸出軸連接的發電機，其在液壓馬達的驅動下發電；其中，在所述油箱和所述液壓缸的吸油口以及所述液壓缸的排油口和所述蓄能器之間分別設置有單向閥組。

進一步的，所述液壓集成發電模塊還包括設置在所述油箱與所述蓄能器之間且與所述液壓缸并列設置的溢流閥。

更進一步的，所述液壓集成發電模塊還包括設置在所述蓄能器與所述液壓馬達之間的電磁換向閥。

其中，所述液壓缸的活塞桿通過第一球鉸與所述振蕩浮子連接，所述液壓缸的缸體通過第二球鉸與所述固定架連接。

其中，所述液壓缸的數量為三個，且連接在三個液壓缸與所述振蕩浮子之間的三個第一球鉸均勻分布于第一圓上，連接在三個液壓缸與所述固定架之間的三個第二球鉸均勻分布于第二圓上。

優選的，所述第二球鉸與所述第二圓圓心之間的距離小于所述第一球鉸與所述第一圓圓心之間的距離，以使所述液壓缸保持向外傾斜的姿態。

其中，所述海底導流沉箱的兩端迎流面呈漸擴形狀，所述水輪機設置在所述迎流面的截面積最小的中間部位。

更進一步的，還包括設置在所述海底導流沉箱與所述空艙之間且轉動安置于所述傳動軸外壁的中空立柱，所述振蕩浮子安裝于所述中空立柱外壁。

本發明還提供一種采用上述的波浪能和海流能的集成發電裝置進行發電的方法，該集成發電裝置包括海底導流沉箱、安置在海底導流沉箱內的水輪機、安裝于水輪機傳動軸上的振蕩浮子和具有固定架的圓形空艙、以及連接振蕩浮子和固定架的多個液壓缸，所述發電方法包括如下步驟：

A)將海底導流沉箱依靠自重沉入預定的海底位置，使振蕩浮子漂浮在海面上；

B)通過使海水流過海底導流沉箱，將海水的海流能轉換為水輪機轉動的機械能，水輪機轉動時具有的機械能通過傳動軸傳遞給液壓集成發電模塊，并通過液壓集成發電模塊轉換為電能；

C)通過振蕩浮子隨著海水波浪的運動，將海水的波浪能轉換為振蕩浮子運動的機械能，振蕩浮子運動時具有的機械能轉換為液壓缸的液壓能，液壓缸的液壓能通過液壓集成發電模塊轉為電能。

其中，所述海底導流沉箱通過混凝土澆筑制成，所述固定架為由鋼板焊接而成的中空箱體。

與現有技術相比，本發明的波浪能和海流能的集成發電裝置及其發電方法具有如下突出的優點：