[發明專利]一種鉸接浮筏陣列式波浪能吸收系統

在審

• 申請號: 202010116470.X
• 申請日: 2020-02-25
• 公開（公告）號: CN111058990A
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 李彪;隋芳芳;董宇豪;王軍;陳寧;劉煒;李海龍
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F03B13/18
• 分類號: F03B13/18;B63B35/44
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 杭行

本發明屬于海洋能源利用與可再生能源發電技術領域，尤其涉及一種鉸接浮筏陣列式波浪能吸收系統，主體結構包括水下潛體、支撐結構、發電平臺、鉸接浮筏及若干液壓油缸等。水下潛體為整個系統提供穩定支撐；發電平臺通過支撐結構與水下潛體連接為一整體結構；鉸接浮筏通過四組滑動套筒與支撐結構相連；鉸接浮筏漂浮于波面，隨著波浪運動做彎曲運動，從而將鉸接浮筏所接觸波面的波浪能轉換為浮筏的機械能，進而通過若干液壓油缸將鉸接浮筏運動的機械能提取出來，通過液壓油管轉換為液壓能，最后通過發電平臺上布置的若干發電和儲能單元、電能處理單元等將液壓能轉換為電能，并通過外輸電線輸出。

技術領域

本發明屬于海洋能源利用與可再生能源發電技術領域，尤其涉及一種鉸接浮筏陣列式波浪能吸收系統。

背景技術

波浪能是一種極具前途的清潔可再生能源，具有能量品質好、儲藏量大、分布廣泛的優點，它的開發利用對于推進可持續發展、海洋資源開發等具有重要意義，在中國，對波浪能的開發利用已經列入了國家能源發展戰略，具有廣闊的發展前景。

現有的離岸式波浪能利用技術可以分為點吸收式和線吸收式兩類，點吸收式波浪能轉換裝置主要是通過浮體在波浪中的垂蕩運動產生的位移或相對位移變化，通過PTO（Power Take-off，能量提取）阻尼將浮體運動的機械能轉換為液壓能或電磁能，再經過蓄能器等能量儲存、傳輸單元，最終驅動發電機進行發電，或者通過其他設備制造淡水或制冰等。該類裝置主要包括振蕩浮子式、振蕩水柱式等具體類型。線吸收式波浪能轉換裝置則能夠吸收沿著波浪傳播線一定距離的波浪能，如著名的英國“Pelamis”式裝置即屬于該類型。該裝置由多組鉸接筏體組成，筏體在波浪的激勵下運動，相鄰筏體之間的（角）位移變化，筏體運動的機械能通過安裝于相鄰筏體之間的PTO阻尼機構進行提取。除此之外，合理利用沿岸地形，將波浪的動能轉換為勢能，進而利用海水頭壓差發電的越浪式裝置也是一個重要類型。

上述的波浪能轉換裝置具有很好的能量轉化效果，但由于只能以點或線等較有限波峰線寬度范圍的波浪能作為吸收對象，因此一般在波高較大時，才能獲得較好的波浪能轉換效果；與歐洲、北美等海域波況相比（波高為2.0m-6.0m），中國近海大部分海域波高偏小（0.5m-3.0m），波浪能能流密度較低，致使現有的波浪能轉換裝置難以高效率的直接利用，綜合利用成本較高，甚至造成部分分散的、低品位波浪能資源被浪費，因此有必要通過一定的系統解決現有裝置波浪能吸收的波峰線寬度較小的問題，從而更節約、充分、高效的利用波浪能。

發明內容

本發明的主要目的在于提供了一種鉸接浮筏陣列式波浪能吸收系統，該系統整體結構簡單、可提升對波浪能的利用效率，用以解決現有波浪能轉換裝置由于波浪能吸收的波峰線寬度較小而導致的分散的，低品位波浪能資源無法利用或利用不充分的問題。

本發明采用的具體技術方案如下：

一種鉸接浮筏陣列式波浪能吸收系統，用于波高較小的分散的、低品位波浪能最大限度的吸收利用，該系統為一獨立的海上發電單元，主體結構包括水下潛體、支撐結構、海上發電平臺、鉸接浮筏及若干液壓油缸等。其中，水下潛體為具有一定質量及較大體積的長方體浮體結構，潛沒于海水中，為整個系統提供穩定支撐；海上發電平臺為一平板結構，在其上布置發電單元進行能量的轉換，通過所述支撐結構與水下潛體連接為一整體結構，鉸接浮筏只能沿波浪傳播方向彎曲，而在垂直于波浪傳播方向上保持不變；鉸接浮筏通過所述四組滑動套筒與所述支撐結構相連；鉸接浮筏漂浮于波面，隨著波浪運動做彎曲運動，從而將鉸接浮筏所接觸波面的波浪能轉換為浮筏的機械能，進而通過若干液壓油缸將鉸接浮筏運動的機械能提取出來，通過液壓油管轉換為液壓能，最后通過海上發電平臺上布置的若干發電和儲能單元、電能處理單元等將液壓能轉換為電能，并通過輸電線輸出。

所述鉸接浮筏具有一定的質量與厚度，由多組沿波浪傳播方向寬度較窄的細長浮筏鉸接而成，只能沿波浪傳播方向彎曲，而在垂直于波浪傳播方向上保持不變。優選的，鉸接浮筏靜水狀態下的吃水約為自身厚度的60%；鉸接浮筏彎曲狀態下長度介于1至2個入射波波長之間。