CN102588198A - 一种新型蚝式波浪能发电装置 - Google Patents

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方辉
金涛
付现桥
蔡勇
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Abstract

本发明公开了一种新型蚝式波浪能发电装置。本发明利用浮力瓣随波浪的来回摇摆驱动两个铰接在海底平台上的液压活塞，液压活塞产生高压液压流通过活塞缸液压回路和液压管线送往岸上的液控轮机，液控轮机通过飞轮与发电机相连，将机械能转化成电能，从而进行发电。本发明运动方式简单，具有良好的自我维护性，并可以在恶劣天气下具有较强生存能力。

Description

一种新型蚝式波浪能发电装置
技术领域
本发明属于新能源技术领域，具体涉及一种新型蚝式波浪能发电装置。
背景技术
从近代工业革命以来，人类一直以化石燃料作为主要的一次能源，主要包括煤炭、石油、天然气等，这类能源最终是要被消耗殆尽的，被称为非可再生能源。统计资料显示，按本世纪初全球已探明储量和消耗水平对开采时间进行估算，石油资源只够维持约40年，天然气约60年，煤炭约200多年。我国又是能源短缺的相当严重国家，目前我国是仅次于美国的世界第二能源消耗国和原油进口国，而自身能源矿藏储量仅占全球储量的1/10。我国发展可再生能源刻不容缓。
我国是一个海洋大国，拥有300多万平方公里的管辖海域。进入上世纪90年代之后，我国海洋经济一直保持在年均两位数的快速增长水平，海洋经济在全国国民经济体系中的地位日益提高，已成为国民经济新的重要增长点。2007年全国海洋生产总值达到24929亿元，比上年增长15.1%，占国内生产总值的比重为10.11%。海水养殖、海洋油气、滨海旅游、海洋医药、海水利用等新兴海洋产业发展迅速，有力地带动了我国海洋经济的发展。海洋电能的远距离传输存在相当大的困难，如何开发海洋能源、如何利用海洋新能源是实现海洋经济快速发展的重要瓶颈之一。我国海洋能源非常丰富，具有巨大的孤岛发电和并网发电潜力，如果能够将潜在的海洋能源并网发电，将大大缓解的能源紧张局面，对于我国的海洋经济、海洋战略起到重大作用
就我国波浪能而言，根据1989年完成的《中国沿海农村海洋能资源区划》利用波浪观测资料计算统计，全国沿岸波浪能资源平均理论功率为12.85Gw。波浪能资源大多分布在我国的渤海及东南沿海地区。显然，研究开发波浪能可为缓解我国沿海地区能源短缺提供一条新的途径。波浪能属于取之不尽、用之不竭的清洁能源。波浪能的大规模利用，可以缓解我国常规能源紧缺、降低温室气体排放。在海洋开发过程中，波浪能是包括常规能源在内的所有能源中最廉价的能源。波浪能还是大海中分布最广的能源种类，发展波浪能有重大的现实意义。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种新型蚝式波浪能发电装置。
本发明解决技术问题所采取的技术方案为：
一种新型蚝式波浪能发电装置，包括流体动力能转换成机械能转换系统，机械能转化成液压能转换系统，液压能转化成机械能转换系统，机械能转化成电能转换系统。
所述的流体动力能转换成机械能转换系统采用浮力瓣。
所述的机械能转化成液压能转换系统采用活塞缸液压回路。
所述的液压能转化成机械能转换系统采用液控轮机。
所述的机械能转化成电能转换系统采用发电机。
浮力瓣随波浪的来回摇摆驱动两个铰接在海底平台上的液压活塞，液压活塞产生高压液压流通过活塞缸液压回路和液压管线送往岸上的液控轮机，液控轮机通过飞轮与发电机相连，将机械能转化成电能，从而进行发电。
所述的浮力瓣包括多个浮性圆筒，多个浮性圆筒由浮力瓣框架约束，浮性圆筒在浮力瓣框架内由上至下半径依次减小，在每个浮性圆筒上装有扰流板，所述的扰流板安装在浮性圆筒的同一侧；浮力瓣的底端与海底平台铰接，浮力瓣的靠近底端位置与活塞杆铰接。
所述的活塞缸液压回路包括液压源、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一储能器、第二储能器、第一液压活塞和第二液压活塞；从液压源出来的液压管线差分成两路，其中第一支路上设置有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀的输出端与第二单向阀的输入端连接，第一单向阀与第二单向阀之间的液压管线上还连接有与第一液压活塞的有杆腔、第二液压活塞的有杆腔相通的管线；第二支路上设置有第三单向阀和第四单向阀，第三单向阀的输出端与第四单向阀的输入端连接，第三单向阀与第四单向阀之间的液压管线上还连接有与第一液压活塞的无杆腔、第二液压活塞的无杆腔相通的管线。
所述的第一储能器与第一单向阀的输入端、第三单向阀的输入端连接，所述的第二储能器与第二单向阀的输出端、第四单向阀的输出端连接。
本发明的有益效果：蚝式波浪能发电装置运动方式简单，具有良好的自我维护性，并可以在恶劣天气下具有较强生存能力。电液发电装置在岸边，可以非常容易的得到维护。蚝式波浪能发电装置的具有全周期做功、传动效率高、可实现功率的持续稳定输出等特点，预计一台波浪能发电装置一年能可以防止因矿燃料生成的50吨二氧化碳。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为波浪能采集单元的结构示意图；
图3为浮力瓣的结构示意图；
图4为图3中A-A向视图；
图5(a)阀控液压回路冲程示意图；
图5(b)阀控液压回路回程示意图；
图中：1-动力采集单元，1.1-浮力瓣，1.2-铰接底座，1.3-海底平台底座，1.4-液压活塞缸，1.5-阀控液压回路，1.6-扰流板,1.7-活塞缸缸杆铰链，1.8-活塞缸缸体铰链，1.9-浮性圆筒，1.10-浮力瓣框架，1.11-扰流板铰链，2-液压管路，2.1-高压液压流，3-能量转换平台，3.1-液控轮机，3.2-飞轮，3.3-发电机，4-电力和控制系统机房，5-单向阀，6-蓄能器，7-液压源。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理、结构作进一步说明
如图1所示，动力采集单元1通过安装在海底的海底平台底座1.3固定，通过液压管路2与岸边的能量转换平台3进行连接。浮力瓣1.1随着浪流左右摇摆，进而压缩液压活塞缸1.4，一次左右摇摆为一个冲程。液压缸通过阀控液压回路1.5输出高压液压流2.1，高压液压流2.1通过海底的液压管路2传输到能量转换平台3。高压液压流2.1驱动液控轮机3.1，液压驱动的液控轮机3.1通过联轴设备直接与飞轮3.2和变速感应发电机3.3连接，将机械能转化成电能。飞轮3.2的作用是储存动能，并减少机械运转过程的速度波动。最后生产处的电能由电力和控制系统机房4进行管理和输送， 同时电力和控制系统机房4对能量转换平台3进行控制管理。
如图2所示，波浪能采集浮力瓣1.1通过铰接底座1.2的方式与海底平台底座1.3进行连接，液压活塞缸1.4的杆端通过活塞缸缸杆铰链1.7铰接在浮力瓣1.1本体上，另一端通过活塞缸缸体铰链1.8铰接在海底平台底座1.3上。
如图3和图4所示，新型的浮力瓣1.1由5条弹性浮性圆筒1.9和副翼扰流板1.6构成。浮性圆筒1.9固定在浮力瓣框架1.10上，扰流板1.6通过扰流板铰链1.11铰接在浮性圆筒1.9上，研究表明，浮性圆筒1.9在浪流联合作用下的阻力谱和升力谱将变得非常不稳定，对机械结构会产生影响，扰流板1.6的作用是影响浮性圆筒后的湍流状态，进而稳定圆筒1.9的阻力系数和浮力系数，使波浪能利用效率得到提升。
如图5(a)所示，阀控液压回路1.5的右端出口通过液压管路2与液控轮机3.1相连，阀控液压回路1.5左端连至液压源7。当浮力瓣1.1推动液压活塞缸1.4做冲程运动时，高速液压流2.1通过单向阀5向右端输送，通过液压管路2驱动液控轮机3.1。与此同时，液压源7通过单向阀5从左端向液压缸1.4补充液压流2.1。
如图5(b)所示，当浮力瓣1.1拉动液压活塞缸1.4做回程运动时，阀控液压回路1.5往右端输送高速液压流2.1，高速液压流2.1通过液压管路2驱动液控轮机3.1。同时，液压源7通过单向阀5从左端对液压活塞缸1.4补充液压流2.1。通过这种阀控液压回路1.5，液压活塞缸1.4就能源源不断地向液控轮机3.1提供高速液压流2.1。阀控液压回路1.5中蓄能器6的作用是对阀控液压回路1.5进行流量和压力补充，同时降低阀控液压回路1.5中的压力波动。

Claims (3)

1.一种新型蚝式波浪能发电装置，包括流体动力能转换成机械能转换系统，机械能转化成液压能转换系统，液压能转化成机械能转换系统，机械能转化成电能转换系统，其特征在于：
所述的流体动力能转换成机械能转换系统采用浮力瓣；
所述的机械能转化成液压能转换系统采用活塞缸液压回路；
所述的液压能转化成机械能转换系统采用液控轮机；
所述的机械能转化成电能转换系统采用发电机；
浮力瓣随波浪的来回摇摆驱动两个铰接在海底平台上的液压活塞，液压活塞产生高压液压流通过活塞缸液压回路和液压管线送往岸上的液控轮机，液控轮机通过飞轮与发电机相连，将机械能转化成电能，从而进行发电。
2.根据权利要求1所述的一种新型蚝式波浪能发电装置，其特征在于：所述的浮力瓣包括多个浮性圆筒，多个浮性圆筒由浮力瓣框架约束，浮性圆筒在浮力瓣框架内由上至下半径依次减小，在每个浮性圆筒上装有扰流板，所述的扰流板安装在浮性圆筒的同一侧；浮力瓣的底端与海底平台铰接，浮力瓣的靠近底端位置与活塞杆铰接。
3.根据权利要求1所述的一种新型蚝式波浪能发电装置，其特征在于：所述的活塞缸液压回路包括液压源、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、第一储能器、第二储能器、第一液压活塞和第二液压活塞；从液压源出来的液压管线差分成两路，其中第一支路上设置有第一单向阀和第二单向阀，第一单向阀的输出端与第二单向阀的输入端连接，第一单向阀与第二单向阀之间的液压管线上还连接有与第一液压活塞的有杆腔、第二液压活塞的有杆腔相通的管线；第二支路上设置有第三单向阀和第四单向阀，第三单向阀的输出端与第四单向阀的输入端连接，第三单向阀与第四单向阀之间的液压管线上还连接有与第一液压活塞的无杆腔、第二液压活塞的无杆腔相通的管线；
所述的第一储能器与第一单向阀的输入端、第三单向阀的输入端连接，所述的第二储能器与第二单向阀的输出端、第四单向阀的输出端连接。
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