[發明專利]一種基于水錘泵的近岸波浪能發電系統和方法

有效

• 申請號: 201710636272.4
• 申請日: 2017-07-31
• 公開（公告）號: CN107228042B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 李甲振;郭新蕾;楊開林;劉之平;郭永鑫;王濤;付輝;黃偉;馬慧敏;李仟;王慶明
• 申請（專利權）人: 中國水利水電科學研究院
• 主分類號: F03B13/06
• 分類號: F03B13/06;F03B13/14
• 代理公司: 北京國林貿知識產權代理有限公司 11001
• 代理人: 李富華;李桂玲

本發明涉及一種基于水錘泵的近岸波浪能發電系統和方法，包括：收集波浪能的聚能水庫，所述的聚能水庫中設有多個水位差水控裝置，所述的水位差水控裝置與各自的水錘泵的動力水管連接，所述的水錘泵的揚水管與高位水池連接，所述的高位水池輸出管與水輪機連接，所述的水輪機通過連接軸與發電機連接，所述的水錘泵的泄水閥低于低潮水位的高度。本發明采用聚能水庫和水錘泵結合的方式，產生穩定的高位水能實現穩定的發電，解決了現有的波浪能發電技術涉及的不穩定能流直接開發利用的設備技術要求高和效率低的問題。由于水錘泵能量轉換效率高，提高了整個波能發電系統的能量轉換效率。本發明結構簡單、運動部件很少，安全可靠、故障率很低，由于結構簡單，建造和使用成本較低。

技術領域

本發明涉及一種基于水錘泵的近岸波浪能發電系統和方法，是一種能量轉換系統和方法，是一種利用波浪能發電的系統和方法，是一種清潔環保的新能源系統和方法。

背景技術

目前，近岸波浪能發電方法和技術主要有振蕩浮子式、振蕩水柱式以及越浪式等手段。它們的共同點是，直接利用波浪能所蘊藏的低水頭位能資源，驅動透平機械旋轉，帶動電機進行發電。相關研究也就集中在低水頭海洋波浪能的收集、高效透平機械的開發以及不穩定能流下的電機研制。實際上，低水頭海洋波浪能的能流隨波浪的波高、頻率等因素變化，與日照、溫度、風向、風級、季節等多因素有關，因此，波浪能的能流是極不穩定。在現階段技術水平條件下，不穩定能流的捕捉、收集和轉換的效率很低，也就致使目前近岸波浪能的利用效率較低。

發明內容

為了克服現有技術的問題，本發明提出了一種基于水錘泵的近岸波浪能發電系統和方法。所述的系統和方法結合聚能水庫和水錘泵的優點，產生穩定的發電水頭，克服了波浪能發電的不穩定難題，提高了波浪能發電效率。

本發明的目的是這樣實現的：一種基于水錘泵的近岸波浪能發電系統，包括：收集波浪能的聚能水庫，所述的聚能水庫中設有多個水位差水控裝置，所述的水位差水控裝置與各自的水錘泵的動力水管連接，所述的水錘泵的揚水管與高位水池連接，所述的高位水池輸出管與水輪機連接，所述的水輪機通過連接軸與發電機連接，所述的水錘泵的泄水閥的水平高度低于低潮水位的高度。

進一步的，所述的聚能水庫包括：傾斜的迎浪面，所述的迎浪面后方為多層水庫，各層水庫的迎浪面上設有進浪口。

進一步的，所述的水位差水控裝置包括一根穿過多層水庫的立管，所述立管頂端與最上層水庫連接，其余每層水庫與立管設置對應的止回閥，所述的止回閥向立管內單向開啟。

進一步的，所述的止回閥是旋啟式止回閥。

進一步的，所述的立管的截面形狀為圓形、正方形、矩形、正多邊形中的一種。

進一步的，所述的水錘泵的個數N按如下公式計算：

,

式中：P為發電功率，η₁為發電機的功率，η₂為水輪機的功率，H為高位水池與水輪機出水口的水位差，q為每臺水錘泵的泵水量，g為重力加速度。

進一步的，所述的水錘泵的泄水閥低于最低潮位。

進一步的，所述的水錘泵周圍設置隔墻。

一種使用上述系統的近岸波浪能發電方法，所述的方法步驟如下：

用分層水庫收集不同高度的波浪，形成幾個梯次水位的水體勢能；

用水位差水控裝置將不同層水庫中的水體引入到低于最低潮位的水錘泵中；

利用水錘泵將水體泵至高位水池中，產生沖擊水輪機的勢能；