[實用新型]一種船舶波浪發(fā)電減搖裝置及波浪發(fā)電系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420361832.1
• 申請日: 2014-07-01
• 公開（公告）號: CN204099112U
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王力豐
• 申請（專利權(quán)）人: 王力豐
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14;F03B13/24;B63B39/00
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 郝瑞剛

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及船舶技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種船舶波浪發(fā)電減搖裝置及波浪發(fā)電系統(tǒng)。

背景技術(shù)

自1880年美國哥倫比亞號船舶安裝第一盞電燈百余年來，伴隨著船舶噸位、速度、性能的提高，船舶電源容量也不斷擴大。當今船舶技術(shù)發(fā)展特點之一體現(xiàn)在采用電力推進，由專用船舶發(fā)電機為電動機供電驅(qū)動船舶推進螺旋槳，以另外的船舶發(fā)電機為服務(wù)性電力負荷供電；未來船舶技術(shù)發(fā)展的主要趨勢之一將體現(xiàn)在以電氣設(shè)備取代許多船上還在使用的非電氣設(shè)備(如蒸汽驅(qū)動的取暖器、洗衣機、廚房設(shè)備等，液壓驅(qū)動的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、下潛系統(tǒng)等，氣動驅(qū)動的閥門、制動器、海底潛水系統(tǒng)、船舶渦輪發(fā)電機啟動等)，使之變成全電船(美國，Mukuund?R.Patel：Shipboard?Electrical?Power?Systems，2012)。因此，對船舶電源容量的需求還在進一步擴大。周知，電能使用方便，卻不易大規(guī)模存儲。船舶發(fā)電機與公共發(fā)電廠相似，幾乎所有所發(fā)電能實時地使用。船舶電源容量的需求大，船舶發(fā)電機發(fā)電量亦大，能源消耗(船舶發(fā)電機目前主要消耗柴油)就大。當船舶停泊港口時可以連接岸電電源，關(guān)閉可污染港口的柴油發(fā)電機組的輔助發(fā)動機；當船舶航行在海洋之中，大量能耗難以避免。考慮到屆時船舶周圍天然的、用之不竭的波浪能，本發(fā)明擬探討一種利用波浪能量發(fā)電的裝置，為航行在海洋的船舶供電。

波浪是海水的運動形式之一，它的產(chǎn)生系外力(如風(fēng)、大氣壓力的變化、天體的引潮力等等)、重力與海水表面張力共同作用的結(jié)果。波浪形成時，水質(zhì)點作震蕩和位移運動，水質(zhì)點的位置變化產(chǎn)生相應(yīng)的動能和勢能。波浪能即海洋表面波浪所具有的動能和勢能，與波高的平方、波浪的運動周期以及迎波面的寬度成正比，可以用海水起伏勢能的變化來進行估算，即P＝0.5TH　(P為單位波前寬度上的波浪功率，單位kw/m；T為波浪周期，單位s；H為波高，單位m)。據(jù)估算，世界海洋中的波浪能達700億千瓦；在波浪能能流密度高的地方，每1米海岸線外波浪的能流就足以為20個家庭提供照明。波浪發(fā)電是波浪能利用的主要方式。

早期波浪發(fā)電付諸實用的都是氣動式波力裝置。對波浪發(fā)電大規(guī)模研發(fā)始于20世紀70年代，石油危機出現(xiàn)使人們更加關(guān)注波浪能的價值，以英國、日本、美國、挪威、法國、西班牙和中國等國在波浪發(fā)電研發(fā)領(lǐng)域成績顯著，其中比較成熟的波浪發(fā)電裝置基本上有三種類形。

1、振蕩水拄型：振蕩水拄型是利用用一個容積固定的、與海水相通的容器裝置，通過波浪產(chǎn)生的水面位置變化引起容器內(nèi)的空氣容積發(fā)生變化，壓縮容器內(nèi)的空氣(中間介質(zhì))，用壓縮空氣驅(qū)動葉輪，帶動發(fā)電裝置發(fā)電。中國科學(xué)院廣州能源研究所在廣東訕尾建成的100KW波浪發(fā)電站(固定岸式)，日本“海明”號發(fā)電船(浮式)以及航標燈式波力裝置都是屬于這種類型。例如日本“海明”號發(fā)電船，系1978～1979年日本海洋科學(xué)技術(shù)中心建成的一個長80米、寬12米的浮動設(shè)備，有22個下方開口的空氣活塞室，其內(nèi)隨波浪的起伏運動而壓縮和擴張的空氣，經(jīng)過噴嘴形成高速氣流，沖擊渦輪機轉(zhuǎn)動發(fā)電，實現(xiàn)了向陸地小規(guī)模送電，日本已將其列為“離島電源”的首選方案。日本“海明”號發(fā)電船并非真正意義上的船舶，也并不為船舶供電，它本質(zhì)上是一種振蕩水拄型海上浮體波浪電站。

2、機械型：機械型是利用波浪的運動推動裝置的活動部分——“點頭鴨”、筏體、浮子、滾子、“海蚌”、“海蛇”、“巨蟒”、“海底地毯”等，活動部分壓縮(驅(qū)動)油、水等中間介質(zhì)，通過中間介質(zhì)推動發(fā)電裝置發(fā)電。例如“點頭鴨”式裝置，英國人索爾特發(fā)明(1973年)。該裝置采用鴨子形的凸輪，當波浪沖擊“鴨體”時，由于表層水給予“鴨體”的沖擊力大，深層水給予“鴨體”的沖擊力小，這樣就使“鴨體”抬頭。當波峰過后，波浪沖擊力減弱，就使“鴨體”低頭。“點頭鴨”繞著中心軸作上下擺動，帶動工作泵，把波浪的動能和勢能轉(zhuǎn)換為機械能，使發(fā)電機發(fā)出電來。

3、水流型：水流型是利用收縮水道將波浪引入高位水庫形成水位差即水頭，利用水頭直接驅(qū)動水輪發(fā)電機組發(fā)電。例如1985年，挪威在卑爾根附近建造了兩座波浪發(fā)電站，其中一座收斂槽聚波發(fā)電站就是利用上述原理建成。它用來集波的裝置將10千米范圍內(nèi)的波浪聚集到一個寬500米左右的窄口，這時浪頭的高度已可達20米，由此進入一個大型的漏斗槽，被壓到100米高的水庫中，利用這個水位差來發(fā)電。