[發明專利]一種漂浮式垂直軸波浪能發電設備及其應用

在審

• 申請號: 201811207824.0
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109162861A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 劉延俊;孟忠良;李偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F03B13/22
• 分類號: F03B13/22;F03B3/18;F03B3/12;H02K7/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 顏洪嶺

本發明涉及一種漂浮式垂直軸波浪能發電設備及其應用，該發電設備包括一箱體，在箱體上設置有波浪能吸收裝置和發電裝置，所述波浪能吸收裝置包括一水輪轉子，水輪轉子的頂部垂直連接所述的發電裝置，箱體上開設有流道，當海浪進入流道沖擊水輪轉子時，水輪轉子轉動，從而使發電裝置產生電能。本發明漂浮式垂直軸波浪能發電設備，采用垂直驅動式聯接，省去了中間的能量轉換裝置，使得能量轉換效率顯著提升。本發明漂浮式垂直軸波浪能發電設備，水輪轉子處于弧形流道的勢能最低處，能夠保證海浪的重力勢能最大程度上轉換為水輪轉子的動能，最大程度上提高發電效率。

技術領域

本發明涉及一種漂浮式垂直軸波浪能發電設備及其應用，屬于海洋能發電技術領域。

背景技術

山東省人民政府2018年2月頒布實施了《山東省新舊動能轉換重大工程實施規劃》，國務院批復《山東新舊動能轉換綜合試驗區建設總體方案》，成立山東省新舊動能轉換綜合試驗區。該《規劃》對于發展海洋經濟，重點突破風能、光能、海洋能發電等新能源電力技術瓶頸有了明確部署，著重強調增強經略海洋意識，科學、綠色、立體開發海洋，探索人海和諧、陸海統籌、彰顯特色的科學發展模式，加快建設海洋強省，打造具有國際先進水平的海洋經濟改革發展示范區，依靠本省3000多公里海岸線大力發展現代海洋產業。

垂直軸波浪能發電裝置在波浪能利用裝置中發展潛力巨大，葉輪與發電設備同軸，能量轉化率高，運行穩定。

我國沿岸理論波功率為70MkW。中國2010年底的發電裝機容量為9.5億kW，波能功率差不多占總發電裝機功率的10％。于1990年在大萬山島建成國內第一座3kW岸式振蕩水柱波力電站，后來又于1996年在原3kW結構基礎上建成20kW岸式振蕩水柱式波力電站，2001年，又在廣東汕尾建成了我國第一座100kW級岸式振蕩水柱波力電站。在“七五”到“九五”期間，我國中科院廣州能源研究所又研建了5kW后彎管漂浮式振蕩水柱波力裝置一座，10W航標燈用點吸收式波力發電裝置700余臺。

加拿大溫哥華的Finavera可再生能源公司開發了波浪能發電裝置AquabuOY。該裝置使用了振蕩浮子技術，AquabuOY由一個浮子和軟管泵組成，在波浪質點上下運動時，會推動里頭的一個活塞，通過一對軟管泵產生高壓水流，帶動一臺渦輪機發電。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種漂浮式垂直軸波浪能發電設備。

本發明還提供上述一種漂浮式垂直軸波浪能發電設備的工作方法。

本發明的技術方案如下：

一種漂浮式垂直軸波浪能發電設備，包括一箱體，在箱體上設置有波浪能吸收裝置和發電裝置，所述波浪能吸收裝置包括一水輪轉子，水輪轉子的頂部垂直連接所述的發電裝置，箱體上開設有流道，當海浪進入流道沖擊水輪轉子時，水輪轉子轉動，從而使發電裝置產生電能。

優選的，所述箱體的底部安裝有垂蕩板。此設計的好處是，單獨增設的垂蕩板，可以增大裝置的垂向阻尼和附加質量，當裝置被波浪沖擊時，可以起到消弱和減小裝置垂向運動的目的，同時可以使裝置隨波浪頻率縱搖，最大限度的轉化波浪能量。

優選的，所述流道為弧形流道，弧形流道位于箱體內并通過兩側的流水口與外界連通。

優選的，所述弧形流道兩側寬、中間窄。此設計的好處是，裝置隨波浪起伏左高右低時，左側弧形流道前寬后窄，這種形狀可以增大流道內海水的動能和勢能，使得海水集中沖擊螺旋轉輪；裝置隨波浪起伏左低右高時相反。

優選的，所述水輪轉子和發電裝置位于箱體的中部，水輪轉子置于弧形流道內最低位置處。此設計的好處是，利用流水口進入的海浪沖擊水輪轉子時，能夠在最低位置處獲得最大的動能，從而最大效率地帶動水輪轉子轉動。

優選的，所述水輪轉子包括回轉體、轉動軸、螺旋葉片及葉片固定板，螺旋葉片通過回轉體兩端的葉片固定板固定在回轉體的外周，轉動軸貫穿回轉體和葉片固定板。