[發(fā)明專利]一種網(wǎng)狀漂浮式波浪能發(fā)電裝置及其工作方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710592867.4
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN107143459B
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張超;任銘;劉暢
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F03B13/16
• 分類號(hào): F03B13/16;F03B11/00;B63B35/44
• 代理公司: 天津市尚文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12222
• 代理人: 程昊

一種網(wǎng)狀漂浮式波浪能發(fā)電裝置，它包括多個(gè)波浪能發(fā)電單元所組成的發(fā)電陣列，形如正交網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)波浪能發(fā)電單元都配有裝有獨(dú)立發(fā)電機(jī)及電能轉(zhuǎn)換處理單元的浮艙，該發(fā)電陣列漂浮于水面，在波浪作用下各個(gè)波浪能發(fā)電單元的相對(duì)垂直位置發(fā)生變化帶動(dòng)連接組件轉(zhuǎn)動(dòng)，經(jīng)加速機(jī)構(gòu)增速后驅(qū)動(dòng)浮艙內(nèi)獨(dú)立發(fā)電機(jī)發(fā)電，最后通過(guò)浮艙內(nèi)電能轉(zhuǎn)換、處理單元輸出至儲(chǔ)能系統(tǒng)或外部負(fù)載。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)波浪能的全方向波浪吸收，且吸收效率高、抗風(fēng)浪能力強(qiáng)。

(一)技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于可再生能源發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種網(wǎng)狀漂浮式波浪能發(fā)電裝置及其工作方法。

(二)背景技術(shù)：

傳統(tǒng)能源面臨著日益枯竭、環(huán)境保護(hù)、安全供應(yīng)等問(wèn)題，可再生能源可成為重要的替代能源。波浪能作為一種清潔的可再生能源，分布廣闊、能量?jī)?chǔ)量巨大。波浪能以機(jī)械能的方式呈現(xiàn)，具有能量品位高、能流密度高的特點(diǎn)，部分海域的能流密度甚至達(dá)到100kW/m。

自20世紀(jì)70年代以來(lái)，世界各國(guó)均投入大量的人力、物力進(jìn)行了波浪能高效發(fā)電的研究，開發(fā)出了各種型式、不同規(guī)模的發(fā)電裝置，如1985年，挪威在Toftestallen島分別建成了500kW振蕩水柱式波浪電站和350kW聚波水庫(kù)式波浪電站；2005年初，我國(guó)自主研發(fā)的50kW振蕩水柱式波浪能獨(dú)立穩(wěn)定發(fā)電系統(tǒng)在汕尾市遮浪半島進(jìn)行了實(shí)海況試驗(yàn)并獲得了成功；2014年12月，我國(guó)首個(gè)20MW波浪能商業(yè)發(fā)電項(xiàng)目在連云港試驗(yàn)成功。

現(xiàn)有波浪能發(fā)電主流技術(shù)以筏式、震蕩水柱式等為主。筏式波浪發(fā)電裝置由筏體、鉸接鏈、液壓系統(tǒng)等組成，順波浪方向布置的筏體隨波浪運(yùn)動(dòng)，將波浪能轉(zhuǎn)換為筏體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能，進(jìn)而通過(guò)液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。其優(yōu)點(diǎn)為裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，波浪能轉(zhuǎn)化效率較高，缺點(diǎn)為布置條件苛刻，即閥體必須順波浪方向布置，若存在偏差則轉(zhuǎn)化效率將急劇衰減。震蕩水柱式波浪發(fā)電裝置由氣室、渦輪機(jī)等組成，通過(guò)波浪作用下氣室中氣壓的變化產(chǎn)生高速氣流驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。其優(yōu)點(diǎn)為裝置堅(jiān)固耐用，缺點(diǎn)為建造成本高、波浪能轉(zhuǎn)化效率偏低。由于上述原因，現(xiàn)有的波浪能發(fā)電裝置的應(yīng)用均存在著一定的限制。

(三)發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的在于提出一種網(wǎng)狀漂浮式波浪能發(fā)電裝置，該裝置可有效克服現(xiàn)有主流波浪發(fā)電技術(shù)的不足，是一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)化效率較高的波浪能發(fā)電裝置。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種網(wǎng)狀漂浮式波浪能發(fā)電裝置，包括海上平臺(tái)、纜繩和輸電線、其特征在于它包括發(fā)電單元浮艙、電能轉(zhuǎn)換處理單元、獨(dú)立發(fā)電機(jī)、加速機(jī)構(gòu)、連接組件、水平定向組件I、水平定向組件II、儲(chǔ)能系統(tǒng)；其中，所述發(fā)電單元浮艙與浮艙之間通過(guò)連接組件及水平定向組件I、水平定向組件II組成波浪能發(fā)電單元；位于發(fā)電陣列邊緣的波浪能發(fā)電單元，并通過(guò)纜繩及輸電線與海上平臺(tái)連接，為海上平臺(tái)供電；所述發(fā)電單元浮艙中裝有獨(dú)立發(fā)電機(jī)、電能轉(zhuǎn)換處理單元及加速機(jī)構(gòu)；所述發(fā)電單元浮艙與加速機(jī)構(gòu)之間通過(guò)連接組件連接；所述水平定向組件I及水平定向組件II與發(fā)電陣列連接以限制其運(yùn)動(dòng)方向；所述加速機(jī)構(gòu)與獨(dú)立發(fā)電機(jī)連接以驅(qū)動(dòng)獨(dú)立發(fā)電機(jī)；所述電能轉(zhuǎn)換處理單元的輸入端與獨(dú)立發(fā)電機(jī)的輸出端連接，以接收其電能；所述電能轉(zhuǎn)換處理單元依纜繩及輸電線與海上平臺(tái)及儲(chǔ)能系統(tǒng)連接；所述儲(chǔ)能系統(tǒng)與電能轉(zhuǎn)換處理單元及海上平臺(tái)呈雙向連接。

所述波浪能發(fā)電單元與其它波浪能發(fā)電單元相互連接可以組成呈正交網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的發(fā)電陣列；所述發(fā)電陣列由至少4個(gè)波浪能發(fā)電單元構(gòu)成；所述每一個(gè)單個(gè)的波浪能發(fā)電單元為一個(gè)正交網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，陣列規(guī)模由設(shè)計(jì)容量決定；所述不少于4個(gè)的波浪能發(fā)電單元之間依連接組件及水平定向組件I和水平定向組件II相互剛接及鉸接，構(gòu)成發(fā)電陣列；每個(gè)波浪能發(fā)電單元配有一個(gè)發(fā)電單元浮艙。

所述獨(dú)立發(fā)電機(jī)為直流發(fā)電機(jī)，其數(shù)量視其所在波浪能發(fā)電單元在發(fā)電陣列中的位置而定：位于發(fā)電陣列四角處發(fā)電單元配有2個(gè)獨(dú)立發(fā)電機(jī)，位于發(fā)電陣列邊緣不包括四角的發(fā)電單元配有3個(gè)獨(dú)立發(fā)電機(jī)，其余位置發(fā)電單元配有4個(gè)獨(dú)立發(fā)電機(jī)；所述獨(dú)立發(fā)電機(jī)之間是并聯(lián)連接方式。