[發明專利]一種流體壓式波力發電系統及流體壓式波力發電裝置

在審

• 申請號: 201810073620.6
• 申請日: 2018-01-25
• 公開（公告）號: CN108180102A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 張永良;余慧峰
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22;F03B13/24
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 王加貴

本發明公開一種流體壓式波力發電系統，主要包括桿式活塞缸、流體輪機、發電機、進流體單向閥和出流體單向閥；通過活塞驅動流體流經流體輪機，帶動發電機發電。本發明還提供一種包含上述流體壓式波力發電系統的流體壓式波力發電裝置，主要包括流體壓式波力發電系統、波浪能采集浮體和錨泊系統；流體壓式波力發電系統設置于波浪能采集浮體之間或浮子與主腔體間，通過波浪帶動波浪能采集浮體運動，進而帶動流體壓式波力發電系統發電。本發明中的裝置結構簡單、可靠性好、易于維護、生存力強、沒有環境污染，同時能夠有效提高波浪能轉換效率。

技術領域

本發明涉及海洋波浪能利用技術領域，特別是涉及一種流體壓式波力發電系統及流體壓式波力發電裝置。

背景技術

隨著化石能源危機以及過量碳排放導致的環境污染、全球變暖等問題，對綠色可再生能源的需求日益增長。波浪能是海洋能中能流密度最大、分布最廣、品位最高的一種清潔可再生能源，因而是各國海洋能研究開發的重點，它的開發利用，將有利于緩解能源危機和環境問題。尤其是我國海島及海上平臺眾多，為在海島和海上平臺上的正常生產和生活活動提供電力保障顯得非常迫切和重要，而海島和海上平臺遠離大陸，從大陸向這些島嶼和平臺進行電力傳輸顯得有些鞭長莫及，因此，因地制宜地開發利用島嶼和平臺周圍的波浪能并提供電力保障是至關重要的。

波浪能開發的最關鍵技術是波浪能轉換技術，目前國內外已有數千項波浪能利用專利，然而由于波浪能轉換裝置結構復雜、可靠性差、成本較高等原因，一直制約著波浪能利用的商業化發展。例如，英國的“海蛇”(Pelamis)，是離岸筏式波浪能轉換裝置的典型代表，由于其液壓油缸結構難以適應波浪的頻繁沖擊，在葡萄牙安裝運行三個月后，進行了大返修。在授權公告號為CN200910242390.2，名稱為“一種魚形筏式液態金屬磁流體波浪能直接發電裝置”的專利文獻中公開了一種漂浮式、魚形、筏式液態金屬磁流體波浪能直接發電裝置，其使用的液態金屬容易發生泄漏，從而造成水體污染。

在各類波浪能轉換裝置中，振蕩水柱式波浪能轉換裝置的第二級能量轉換系統采用的是空氣流體輪機，包括著名的威爾士流體輪機等反動式汽輪機以及各種沖動式汽輪機。威爾士流體輪機曾是挪威、日本、蘇格蘭、印度和中國所有振蕩水柱式波浪能電站的首選，但其存在有效工作流速范圍窄、起動特性差、高速運行產生噪音以及高軸向推力的缺點，而沖動式汽輪機則是最常被提出的威爾士流體輪機的替代選擇。除了振蕩水柱式波浪能轉換裝置，其他各類波浪能轉換裝置極少使用空氣流體輪機。僅有的例子是在授權公告號為CN204436686U，名稱為“氣沖式波浪能發電裝置”的專利文獻中公開了一種氣沖式波浪能發電裝置，它包括機架、儲氣室、縱向氣缸、浮子、擺體、減壓閥、渦流輪式汽輪機、發電機、壓力傳感器、控制系統等部件，但該裝置僅能利用浮子或擺體半個周期運動所俘獲的能量，能量利用率低，并且需要配備控制系統，結構復雜，可靠性差。

從波浪條件角度看，歐洲大部分海域的波高為2～6米，波周期為5～12秒，而中國近海大部分海域的波高為0.5～3米，波周期為4～6秒，在波周期短、波高小的中國海域，適用于歐洲海域的圓形截面筏式波浪能轉換裝置“海蛇”已不再適用。而采用低矮側向截面的筏式波浪能轉換裝置不僅更適用于中國海域，而且可以有效地降低側向波流力，極大地提高裝置的生存能力。

在授權公告號為CN201410408972.4，名稱為“一種輸出可調的筏式波浪泵”的專利文獻中公開了一種輸出可調的筏式波浪泵，它包括波浪能采集浮體、液壓裝置和進出水裝置，該筏式波浪能泵的波浪能俘獲效率高，可靠性好，但該專利文獻只展現了波浪能泵水技術，而沒有考慮在泵水的過程中直接利用海水的動能發電。在公開號為CN107120226A，名稱為“一種波浪能俘獲裝置”的專利文獻中公開了一種波浪能俘獲裝置，它包括主腔體、浮子、液壓式能量俘獲系統和錨泊系統，該波浪能俘獲裝置可靠性好，耐久性強，但其液壓式能量俘獲系統有發生泄漏的風險，從而可能造成水體污染。

發明內容