CN102062040B - 具有灾难应对功能的波浪能发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及新能源利用技术，公开了具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其包括波浪能俘获装置和发电设备，发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵（1）、导流管（2）和发电机（3），流体泵（1）的输入端与波浪能俘获装置相连，流体泵（1）的输出端通过导流管（2）与发电机（3）相连。波浪能俘获装置（4）包括撑臂（41）和浮筒（42），撑臂（41）下端铰接于海底（5），撑臂（41）上端连接有浮筒（42），浮筒（42）上端露出海平面（6）。本发明转换效率高，结构紧凑，可靠性好，解决了波浪能俘获装置灾害应对问题，适合于我国波浪能密度小、海水含沙量高、经常受到台风影响的海况条件。

Description

具有灾难应对功能的波浪能发电系统

技术领域

本发明涉及新能源利用技术，尤其涉及具有灾难应对功能的波浪能发电系统。

背景技术

当前全球能源危机逐年加重，海洋可再生能源的开发受到越来越多的关注。波浪能是海洋可再生能源的重要组成部分，是一种清洁的可再生能源。占地球表面积71％的海洋蕴藏着巨大的波浪能，目前，人们已开发出数以千计的型式各异的波浪能发电装置。

有一种底铰摇板式波浪能发电系统在英国处于实海况试验阶段，该装置将密度小于海水的摇板铰接于海底的基础上，摇板在波浪作用下前后摆动带动活塞泵压缩海水，在岸上形成高压水流，推动佩尔顿水轮机发电。该装置具有可靠性好、能量转换效率高、受地形影响小、造价较低、易于安装维护等优点。

但是，我国海况与英国海况相差很大，波浪以风浪为主，总体波能密度约为英国的1/4，波周期约为英国的1/3，近岸海域一般海水含沙量较高，很多海域受台风影响显著，使得上述底铰式波浪能发电装置无法直接引入我国。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供了一种适合我国海况的具有灾难应对功能的波浪能发电系统。

为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置和发电设备，发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵、导流管和发电机，流体泵的输入端与波浪能俘获装置相连，流体泵的输出端通过导流管与发电机相连。采用小型高效的新型磁流体发电机代替水轮机。因为我国沿海日常平均波能密度较小，波浪能俘获装置无法俘获足够的能量，将大量的高压水流压缩到岸上驱动水轮机发电。与传统转动发电机不同，磁流体发电机利用导电流体在磁场中切割磁力线来发电，转换效率高，结构紧凑，可靠性好，特别适合我国波浪能密度小的实际情况。

作为优选，波浪能俘获装置包括撑臂和浮筒，撑臂下端铰接于海底，撑臂上端连接有浮筒，浮筒上端露出海平面。一般浮筒上端1/5至1/3部分露出海平面。即将原有波浪能俘获装置由板式结构改为透空结构。这一改变适应短周期波浪作用力集中于在水表面的特性，减小波浪能俘获装置运动过程中的附加质量，同时避免传统技术波浪能俘获装置底部的泥沙冲淤，并节约建造材料。

作为优选，波浪能俘获装置的宽度为3-10米，高度为3-10米。通过合理的设计，使装置的固有周期接近日常海况的波浪周期，装置在日常工况下接近共振运行，装置振幅大，转换效率高。当波浪周期为2-3秒时，装置的宽度可为5米左右，高度可为5米左右；当波浪周期为4-5秒时，装置的宽度可为8米左右，高度可为8米左右。

作为优选，浮筒与撑臂通过螺杆连接，实现灾害应对方案。螺杆连接强度根据日常工况设计，螺杆在极端工况下超载破坏。我国南部沿海经常受到台风侵袭，台风会掀起巨浪，是造成波浪能俘获装置毁坏的主要原因。装置运行过程中，浮筒受到的波浪力最大，由于浮筒与撑臂的螺杆连接会在巨浪中破坏，使浮筒与系统分离，从而避免液压缸和基础的破坏，将发电系统的灾害损失降低至仅有螺杆连接的破坏，解决了波浪能俘获装置必然面对的灾害应对问题。

作为优选，浮筒上设有充水孔，充水孔上设有塞子，塞子通过锁链与撑臂相连。与撑臂分离后，浮筒自动充水。浮筒预留充水孔，正常工作时，冲水孔被橡胶塞塞住，橡胶塞通过锁链与撑臂连接，低强度连接破坏后，塞在充水孔中的橡胶塞被锁链拉出，浮筒自动充水并沉没，不会在台风中漂离很远。台风后可打捞浮筒，并重新安装。

作为优选，浮筒上设有定位装置。通过定位装置更利于浮筒的打捞。

作为优选，磁流体发电机与波浪能俘获装置的距离为0.5-5米。

作为优选，浮筒上端的1/5至1/3露出海平面。此高度，波浪能俘获效果更好。

作为优选，波浪能俘获装置包括两个撑臂，两个撑臂与浮筒之间形成空腔。将原有波浪能俘获装置由板式结构改为透空结构。这一改变适应短周期波浪作用力集中于在水表面的特性，减小波浪能俘获装置运动过程中的附加质量，同时避免传统技术波浪能俘获装置底部的泥沙冲淤，并节约建造材料。

按照本发明的技术方案，磁流体发电机利用导电流体在磁场中切割磁力线来发电，转换效率高，结构紧凑，可靠性好，特别适合我国波浪能密度小的实际情况。撑臂和浮筒的设计，适应短周期波浪作用力集中于在水表面的特性，减小波浪能俘获装置运动过程中的附加质量，同时避免传统装置波浪能俘获装置底部的泥沙冲淤，并节约建造材料。撑臂和浮筒的连接及充水孔和橡胶塞的设计，解决了波浪能俘获装置必然面对的灾害应对问题。

附图说明

图1 为本发明实施例1的结构示意图。

图2 为波浪能俘获装置的结构示意图。

图3 为图2中I部的放大示意图。

图4 为浮筒与撑臂的连接被灾难破环后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

实施例1

具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置4和发电设备，发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵1、导流管2和发电机3，流体泵1的输入端与波浪能俘获装置4相连，流体泵1的输出端通过导流管2与发电机3相连。波浪能俘获装置4包括撑臂41和浮筒42，撑臂41下端铰接于海底5，撑臂41上端连接有浮筒42，浮筒42上端露出海平面6。波浪能俘获装置4包括两个撑臂41，两个撑臂41与浮筒42之间形成空腔46。波浪能俘获装置4的宽度为5米，高度为5米。撑臂41与浮筒42通过螺杆连接，并且为低强度连接。浮筒42上设有充水孔43，充水孔43上设有塞子44，塞子44为橡胶塞，塞子44通过锁链45与撑臂41相连。浮筒42上设有定位装置。磁流体发电机与波浪能俘获装置4的距离为1.5米。发电机3通过电缆7与海岸8上的用电设备9相连。

上述装置适宜波浪周期为2-3秒的海况。

实施例2

具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置4和发电设备，发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵1、导流管2和发电机3，流体泵1的输入端与波浪能俘获装置4相连，流体泵1的输出端通过导流管2与发电机3相连。波浪能俘获装置4包括撑臂41和浮筒42，撑臂41下端铰接于海底5，撑臂41上端连接有浮筒42，浮筒42上端露出海平面6。波浪能俘获装置4包括两个撑臂41，两个撑臂41与浮筒42之间形成空腔46。波浪能俘获装置4的宽度为8米，高度为8米。撑臂41与浮筒42通过螺杆连接，并且为低强度连接。浮筒42上设有充水孔43，充水孔43上设有塞子44，塞子44为橡胶塞，塞子44通过锁链45与撑臂41相连。浮筒42上设有定位装置。磁流体发电机与波浪能俘获装置4的距离为1米。发电机3通过电缆7与海岸8上的用电设备9相连。

上述装置适宜波浪周期为4-5秒的海况。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。

Claims (7)

1.具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置(4)和发电设备，其特征在于：发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵(1)、导流管(2)和发电机(3)，流体泵(1)的输入端与波浪能俘获装置(4)相连，流体泵(1)的输出端通过导流管(2)与发电机(3)相连，其中波浪能俘获装置(4)包括撑臂(41)和浮筒(42)，撑臂(41)下端铰接于海底(5)，撑臂(41)上端连接有浮筒(42)，浮筒(42)上端露出海平面(6)，其中撑臂(41)与浮筒(42)通过螺杆连接。

2.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于：波浪能俘获装置(4)的宽度为3-10米，高度为3-10米。

3.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于：浮筒(42)上设有充水孔(43)，充水孔(43)上设有塞子(44)，塞子(44)通过锁链(45)与撑臂(41)相连。

4.根据权利要求3所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于：浮筒(42)上设有定位装置。

5.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于：磁流体发电机与波浪能俘获装置(4)的距离为0.5-5米。

6.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于：浮筒(42)上端的1/5至1/3露出海平面(6)。

7.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于：波浪能俘获装置(4)包括两个撑臂(41)，两个撑臂(41)与浮筒(42)之间形成空腔。

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