[發明專利]一種封閉式全自由度波浪能發電裝置及其工作方法

有效

• 申請號: 201911330110.3
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN110985274B
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 薛鋼;劉延俊;黃淑亭;謝玉東;司偉偉;劉大輝;趙暉
• 申請（專利權）人: 山東大學;中集海洋工程研究院有限公司
• 主分類號: F03B13/16
• 分類號: F03B13/16;F04B17/06
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 趙龍群

本發明涉及一種封閉式全自由度波浪能發電裝置及其工作方法，屬于波浪能發電技術領域，包括上殼體、下殼體、液壓系統、一號能量捕獲單元、二號能量捕獲單元和三號能量捕獲單元，一號能量捕獲單元、二號能量捕獲單元和三號能量捕獲單元結構相同，安裝方位不同，一號能量捕獲單元能夠實現OXZ平面內的第一移動和繞Y軸方向的第一轉動兩個自由度，二號能量捕獲單元能夠實現OXY平面內的第二移動和繞Z軸方向的第二轉動兩個自由度，三號能量捕獲單元能夠實現OYZ平面內的第三移動和繞X軸方向的第三轉動兩個自由度。本發明集成了六自由度捕能機構，既保證了設備具有較高的運行可靠性，又能夠確保波浪能發電裝置具有較高的能量捕獲效率。

技術領域

本發明涉及一種封閉式全自由度波浪能發電裝置及其工作方法，屬于波浪能發電技術領域。

背景技術

為有效解決日益嚴重的能源和環境問題，大力發展可再生能源已成為全球共識。占地球表面71％的海洋蘊藏著儲量巨大的可再生能源，主要以海洋風能、波浪能、潮汐能、溫差能、鹽差能等形式存在。其中，波浪能由風力作用產生，但相對于風能，波浪能更加穩定，空間分布也較為集中，是一種極具發展前景的清潔能源。

波浪能轉換裝置根據能量捕獲方式可分為振蕩水柱式、振蕩體式和越浪式三大類，根據布放方式又可以分為固定式、漂浮式、沉沒式三類。申請號為201910659833.1的發明專利公布了一種多浮體液壓波浪能發電裝置，適用于廣泛波長與周期的波浪，能夠增加單位時間內的發電量。申請號為201710134086.0的發明專利公布了一種可變力矩式波浪能發電裝置輸入力矩的控制方法，可隨波浪實時波況的變化而自適應調節波浪能的實際輸入力矩，從而改變裝置的固有頻率，進而提高波浪能捕獲效率。申請號為201910883153.8的發明專利公布了一種具有偏置慣性體的振蕩浮子波浪能發電裝置，能夠拓展設備能量轉換的有效頻譜寬度，增加波能轉換裝置的有效頻率區間。但捕能機構的運動部件直接與海水接觸，易受到海水腐蝕、生物附著等因素的影響，系統可靠性不高。

采用封閉式結構能夠有效解決波浪能發電裝置的海水腐蝕和生物附著問題，提高系統的可靠性。但封閉式結構限制了波浪能捕獲結構的運動幅值，導致能量捕獲效率較低。申請號為201810767517.1的發明專利公布了一種多自由度偏心擺式波浪能發電裝置及發電方法，采用齒輪換向的方式，將捕能單元的雙向擺動轉換為發電機的單向運動，提高了能量利用效率，并使電能輸出更加平穩。

然而，漂浮式波浪能發電裝置的運動可分解為橫蕩、縱蕩、垂蕩、艏搖、橫搖、縱搖六個方向的分運動，大多數能量捕獲單元僅利用了其中一到三個分運動的能量，因而波浪能捕獲效率不高。通過合理設計捕能機構，充分利用漂浮式波浪能發電裝置在各個方向上的運動，能夠大幅提升能量捕獲效率。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出了一種封閉式全自由度波浪能發電裝置及其工作方法，采用封閉式結構，集成了六自由度捕能機構，既保證了設備具有較高的運行可靠性，又能夠確保波浪能發電裝置具有較高的能量捕獲效率。

本發明采用以下技術方案：

一種封閉式全自由度波浪能發電裝置，包括上殼體和下殼體，上殼體和下殼體固定連接形成密閉空間，將內部零件與海水隔離，密閉空間內在下殼體上固定設置有液壓系統、一號能量捕獲單元、二號能量捕獲單元和三號能量捕獲單元，一號能量捕獲單元、二號能量捕獲單元和三號能量捕獲單元與液壓系統之間均通過液壓管路連接；

所述一號能量捕獲單元、二號能量捕獲單元和三號能量捕獲單元結構相同，均包括雙作用液壓缸、配重和液壓泵，雙作用液壓缸的中部與液壓泵的輸入軸連接，液壓泵的輸入軸與雙作用液壓缸的液壓桿始終垂直，配重為兩個，分別安裝于該雙作用液壓缸兩個液壓桿的端部；