CN102678432A

CN102678432A - 一种漂浮直驱式海浪发电技术

Info

Publication number: CN102678432A
Application number: CN2012101528400A
Authority: CN
Inventors: 刘卫其
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-18
Filing date: 2012-05-18
Publication date: 2012-09-19

Abstract

本发明是一种海浪能发电技术，解决了随机海浪的吸能转换和电力处理的关键技术问题，装置由吸能系统、发电单元和电力处理系统组成。吸能系统由V型浮体和连杆组成，利用连杆两端的V型浮体的上下浮动和前后摆动，获得随机的往复动力输入。发电单元由输入轴、增速系、调向齿轮箱、飞轮箱和发电机组成，将输入轴获得的随机往复转动通过增速系增速和调向齿轮箱换向，得到高速单向旋转输出至飞轮，使飞轮获得动能带动硅整流交流发电机发电，获得电压稳定、电流基本稳定的直流电。电力处理系统包括电压调节器和逆变器等，将发电机输出的直流电处理后得到电压、频率稳定的交流电，供负载使用或并入电网。

Description

一种漂浮直驱式海浪发电技术

技术领域

本发明是一种海浪发电技术，属于新能源开发领域，解决了随机吸能转换和电力处理的关键技术问题，使输出的电能达到独立成网或并入电网的要求。

本技术以浮体为吸能机构，利用连杆两端的浮体的上下浮动和前后摆动，获得随机的往复动力输入，在增速后，用调向齿轮箱(自命名)将双向旋转转换为单向旋转输出至飞轮储能，飞轮带动硅整流发电机发电，经过逆变器等电能处理过程达到使用要求。

背景技术

目前，利用海浪发电的技术和装置多种多样，但是满足经济、耐久、高效和稳定的海浪发电技术仍不成熟，因此，海洋海浪能仍未能大规模商业开发。

随着科学技术的发展，多个国家均在试验一些海浪发电装置，比如海蛇等装置。最近美国的研究机构据称研究出一种吸能效率达到99％的技术，正在开展室内研究。我国也在加紧研究的步伐，广州某公司提出的飘浮式海洋发电站也正在搞海况试验，某机构正在研究一种利用金属磁流体发电机的海浪发电装置。

但至目前为止，受海浪随机性、低频、风大浪大的影响，我国还没有很好的海浪发电装置投入商业开发，本技术的应用，相信可以解决这个问题，满足商业开发的要求。

发明内容

本发明提出的海浪能发电技术，追求经济、耐久、高效和稳定的目标，技术成熟，稳定可靠，适用范围广，特别适应海浪随机特性和低频特性。总体设计思路是：随机吸能，双向转换，飞轮储能，小功率单机装置输出，然后通过多个装置获得较多的稳定电能。装置由吸能系统、发电单元和电力处理系统组成。

装置的吸能系统由浮体、连杆和锚系组成。浮体由两部分组合，上部为浮箱，上置发电单元、保护罩、输入轴和支撑座，箱体漂浮在水面；下部为V型水箱，内部充海水，起配重和降低浮体重心的作用。连杆分别连接前后浮体上发电单元的输入轴和支承座，使浮体在上下浮动和前后摆动时均能够带动发电单元的输入轴往复转动，获得随机动力输入。为适应海浪的复杂运动，连杆连接输入轴和支承座采用具有方向限制的铰接，使其横向可以适当变位，纵向约束，保证纵向动力输入。

发电单元由输入轴、增速系、调向齿轮箱、飞轮箱和发电机组成。其功能是将输入轴获得的随机往复转动通过增速系增速和调向齿轮箱换向，得到高速运动的单向旋转输出至飞轮箱内的飞轮，使飞轮高速旋转获得动能带动硅整流交流发电机发电，获得电压稳定、电流基本稳定的直流电。

在组成发电单元的设备中，增速系可采用液压系统或机械系统。

调向齿轮箱是本技术的核心，是一个能够双向输入、不限输入行程、单向输出且输出独立的刚体传动装置。箱体内部是啮合的圆柱齿轮，采用齿轮传动，外设一根输入轴和一根输出轴。由于采用圆柱齿轮系传动，使得调向齿轮箱的输入行程不受限制，特别适应海浪波高的随机变化，同时使得海浪的往复动力均能够得到吸收，保证了动力输入的连续性。另外，箱体采用了超越离合技术，使得输出轴能够超越输入轴，保证输出轴单向旋转且动力输出独立，不受输入轴的影响。

飞轮箱内置增速齿轮组和飞轮，连接调向齿轮箱的输出轴，功能是短暂储能，平滑能量输入过程。

电力处理系统包括电压调节器和逆变器等，是配合交流发电机使用的电力设备。发电机得到的电压稳定、电流基本稳定的直流电经逆变器处理后得到电压、频率稳定的交流电，满足独立成网和并入电网的要求。

本技术具有较大的可扩展性，可将多个浮体并、串联起来，形成矩阵排列，发展大型的发电站。

附图说明

图1为双体发电装置平面布置图；

图2为双体发电装置立视图；

图3为双体发电装置侧视图；

图4为发电单元连接布置图；

图5为电力处理系统结构图；

图6为三个发电装置连接布置图；

图7为调向齿轮箱原理图；

图8为飞轮箱原理图。

具体实施方式

图1、图2、图3分别是双体发电装置平面布置图、立视图和侧视图，装置由浮体1、连杆2、发电单元3、保护罩4、输入轴5、支承座6、锚链7和锚8组成。从图中看出，浮体1由两部分组合，上部为浮箱，上置发电单元3、保护罩4、输入轴5和支承座6，箱体漂浮在水面；下部为V型水箱，内部充海水，起配重和降低浮体重心的作用。连杆2分别连接前后浮体上发电单元的输入轴5和支承座6，使浮体1在上下浮动和前后摆动时均能够带动发电单元3的输入轴5往复转动，获得随机动力输入。连杆2连接输入轴5和支承座6时采用限位铰接，使其横向可以适当变位，纵向传递动力。

图4为发电单元3的结构布置图，发电单元由输入轴5、增速系9、调箱齿轮箱10、飞轮箱11和发电机12组成。当连杆前后的浮体在海浪作用下上下起伏和前后摆动时，连杆2纵向带动输入轴5形成往复的动力输入，经增速系9增速，调向齿轮箱10将高速往复转动转化为高速单向旋转，输入至飞轮箱11内的飞轮，飞轮获得转速并储存动能，带动发电机12发电。各箱之间的轴采用联轴器连接。

图5为电力处理系统结构图。包括发电机12、电压调节器13、逆变器14、电网15、独立负载16。发电机12发出直流电，经电压调节器13调节得到电压稳定的直流电，经逆变器14得到电压稳定、频率恒定的交流电，可以直接供负载16使用或并入电网15。

图6为三个发电装置布置图。按此布置方式，表明了本发电装置的可扩展性，体现了单机小功率、多个装置获得较大稳定电能的设计思路。通过这个集成方式，为实现大型发电站奠定了基础。

图7为调向齿轮箱设计原理图。包括输入轴17、固定齿轮18、超越离合齿轮19、固定齿轮20和输出轴21组成，其中两个固定齿轮18相互啮合，两个超越离合齿轮19分别和固定齿轮20相互啮合。

图8为飞轮箱设计原理图。包括输入轴22、固定齿轮23、固定齿轮24、飞轮25和输出轴26组成。固定齿轮23和固定齿轮24相互啮合。

Claims

1.一种基于随机吸能思路开发海浪能发电的技术，具体装置由吸能系统、发电单元和电力处理系统组成。

2.装置的吸能系统由浮体1、连杆2、发电单元3、保护罩4、输入轴5、支承座6、锚链7和锚8组成。浮体1由两部分组合，上部为浮箱，上置发电单元3、保护罩4、输入轴5和支承座6，箱体漂浮在水面；下部为V型水箱，内部充海水，起配重和降低浮体重心的作用。

3.吸能系统的连杆2连接输入轴5和支承座6时采用限位铰接，使其横向可以适当变位，纵向传递动力，以适应海浪的复杂运动。

4.发电单元由输入轴5、增速系9、调箱齿轮箱10、飞轮箱11和发电机12组成，各箱之间的轴采用联轴器连接。

5.电力处理系统由电压调节器13、逆变器14组成。

6.调向齿轮箱由输入轴17、固定齿轮18、超越离合齿轮19、固定齿轮20和输出轴21组成，其中两个固定齿轮18相互啮合，两个超越离合齿轮19分别和固定齿轮20相互啮合。

7.飞轮箱由输入轴22、固定齿轮23、固定齿轮24、飞轮25和输出轴26组成。固定齿轮23和固定齿轮24相互啮合。