[發明專利]一種混合式波浪能俘獲裝置

在審

• 申請號: 201710334330.8
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN106948998A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 鄭思明;張永良
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王加貴

技術領域

本發明涉及海洋波浪能利用技術領域，特別是涉及一種混合式波浪能俘獲裝置。

背景技術

廣袤的海洋中蘊藏著巨大的能量，其中波浪能約為2.11TW。相比于其他可再生能源，開發和利用海洋波浪能具有十分顯著的優勢：海洋波浪蘊藏的能量是所有可再生能源中密度最大的，且集中分布于海面附近；波浪能的理論能量俘獲效率以及實際效率都要高于太陽能和風能；波浪能裝置可以在90％以上的時間內產生能量；波浪能可以傳播很遠而損耗較少的能量；開發和利用波浪能對環境產生的負面影響較小。

由于波浪能是海洋能中品位最高、分布最廣的可再生清潔能源，如果能高效轉換和利用波浪能，并提高裝置的生存能力，降低裝置成本，就有望實現大規模商業推廣應用，形成零排放循環低碳經濟的海洋能利用模式，解決沿海地區和海島地區的能源緊張問題，因而研究一種結構簡單而又工作高效的波能俘獲裝置具有特別重要的意義。

目前，波浪能轉換理念數量眾多。在日本、北美和歐洲地區已有超過1000多項波能轉換的技術專利。按照波能俘獲類型，波能俘獲裝置可大體分為振蕩浮子式(OB)、筏式、擺式、振蕩水柱式(OWC)和越浪式5種。其中，振蕩浮子式和振蕩水柱式兩種波能俘獲方式結構簡單、可靠性好，發展前景廣闊。

振蕩浮子式的結構尺寸相對于入射波波長較小，主要依靠浮子的上下振蕩來俘獲波能，帶動發電機組發電或驅動海水淡化組件淡化海水。振蕩水柱式主體結構為一個腔室，腔室在水面下通過一開口于海水連通，在波浪帶動下腔體內部形成振蕩水柱，腔體內上方空氣以氣流形式驅動腔體頂部的空氣透平轉動，帶動發電機組發電。

在公開號為CN102720629A，名稱為“波浪能轉換裝置及其系統”的專利文獻中公開了這樣一種波浪能利用系統。該系統包括波浪能轉換裝置、豎直安裝并固定在波浪中的立柱以及固定波浪能轉換裝置的固定臂。其中波浪能轉換裝置主要由浮箱、與浮箱固定相連的缸體以及相對固定的立桿構成，立桿和缸體合圍出密閉氣室。在浮箱隨波浪起伏而上下運動的過程中，將波浪能轉化為壓縮空氣。由于該裝置涉及到多個密封氣室，結構較為復雜，可靠性和耐久性較差。

在公開號為CN106194558A，名稱為“大直徑圓筒形透空堤兼振蕩水柱波能發電裝置”的專利文獻中公開了一種基于大直徑圓筒形透空堤的振蕩水柱式波能發電裝置，主要包括大直徑圓筒體、筒頂蓋板、底部開口、支撐樁、氣室、氣流通道、空氣透平和發電機組。大直徑圓筒體內部水體通過底部開口與外部海水連通，在波浪作用下筒內圓筒體內部氣室氣壓變化使氣流通道處產生氣流，帶動空氣透平和發電機組發電。該裝置是基于現有的大直徑圓筒形透空堤提出的，僅限于與大直徑圓筒形透空堤工程相結合，不利于大范圍推廣。

由于單個振蕩浮子式結構尺寸較小，其對波頻敏感，波能俘獲功率并不會太高，且錨泊系統或支撐平臺在振蕩浮子式的建設成本中占比巨大；單個振蕩水柱式波能俘獲效率也相對較低，為增強能量俘獲能力，往往需要較大尺寸，成本相對較高。

發明內容

為解決以上技術問題，本發明提供一種結構簡單、可靠性好、耐久性高、建設成本低、波浪能俘獲效率高且利于大規模推廣的混合式波浪能俘獲裝置。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種混合式波浪能俘獲裝置，包括主腔體、浮子、氣動式能量俘獲系統、若干液壓式能量俘獲系統和錨泊系統；所述氣動式能量俘獲系統設置于所述主腔體的頂部；若干所述液壓式能量俘獲系統設置于所述主腔體上部周圍，每個所述液壓式能量俘獲系統均包括液壓能應用模塊、液壓缸和設置于所述液壓缸內的液壓桿，所述液壓能應用模塊與所述液壓缸之間設置有低壓入流管和高壓出流管，所述液壓缸與所述主腔體活動連接；所述浮子通過剛臂與所述主腔體活動連接，所述液壓桿與所述剛臂活動連接；所述錨泊系統設置于所述主腔體底部。

可選的，所述主腔體外壁上設置有支撐平臺，用于放置所述液壓式能量俘獲系統。

可選的，所述液壓式能量俘獲系統包括通過管路依次連接的高壓蓄能穩壓器、液壓馬達和低壓蓄能穩壓器，所述高壓蓄能穩壓器與所述液壓缸之間通過第一高壓出流管連接，所述低壓蓄能穩壓器與所述液壓缸之間通過第一低壓入流管連接；優選的，所述第一高壓出流管與所述液壓缸之間設置有第一單向閥，所述第一低壓入流管與所述液壓缸之間設置有第二單向閥；更優選的，所述高壓蓄能穩壓器與所述液壓缸之間通過多個所述第一高壓出流管連接；所述低壓蓄能穩壓器與所述液壓缸之間通過多個所述第一低壓入流管連接。

可選的，還包括與所述液壓馬達動力連接的第一發電機組。