CN102943736A - 双浮力体摆式双向透平波浪能发电装置 - Google Patents

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张萧
董永军
吴百公
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Abstract

本发明属于能源开发技术领域，涉及一种将海洋波浪能转化为电能的发电装置。主要由基座、浮力摆支撑结构及自变距水平轴潮流能发电机组成。潮流能发电机与浮力摆在波浪作用下往复摆动，在此过程中潮流能透平通过变桨并向同一方向旋转吸收双向来流的能量，大大提高了整机的效率。浮力摆上装有充排气阀，可以调整发电系统姿态完成机组的升降，在获取海水表面最大波浪能的同时又可沉入海底避免灾害对整机的破坏。本发明结构简单，易于维修，突破了传统摆式发电装置因三级能量转换而引起过多能量损耗、无法长期可靠运行等技术难关。

Description

双浮力体摆式双向透平波浪能发电装置
技术领域
本发明属于能源开发技术领域，涉及一种将海洋波浪能转化为电能的发电装置。 
  
背景技术
[0002] 随着在世界范围能源危机的爆发及完成节能减排目标的急迫，各国都加大了对清洁能源的开发利用。特别是加大了对海洋能的开发利用，其中波浪能因其储量大、分布广成为海洋能源研究和开发的热点，近30年全世界建造的波浪能示范发电装置在30个以上，但仍未能实现商业化利用的目标，其原因是海洋环境恶劣及关键技术未能取得突破，致使现有发电装置无法长时间、高可靠、高效率地运行。本发明涉及一种波浪能发电装置，将波浪的动能转化为透平的旋转机械能后直接驱动水下发电机。浮力摆具有吸收波能、自适应潮差的作用，同时也具有充排气上升下沉功能，这将有效避免台风及巨浪对发电设备毁坏性冲击。因此该装置具有较高的效率和可靠性。 
发明内容
为了解决制约波浪能发电的问题，本发明设计了一种双浮力体摆式波浪能发电装置。把双向自变距潮流能发电透平及直驱式海流能发电机应用到波浪能发电中来，在双向往返流作用下，透平可自动变换桨距以迎合来流方向；直驱式发电机直接浸泡在海水中利用海水冷却，传动机构最直接、简单、工作可靠。由波浪的基本理论可知，波浪的能量主要集中在海水表面，随着深度的增加将以指数形式递减，因此上浮力摆可凭借自身浮力始终位于表层海水以吸收最大波能。当海上灾难性台风出现时，海洋表面的波浪能量巨大，将对整机产生灾难性的破坏，这时通过调节下浮筒内气压以使整机沉入水下避免波浪对其巨大冲击破坏。 
本发明主要由基座、浮力摆支撑结构及自变距水平轴潮流能发电机组成。浮力摆由上摆臂和下摆臂组成，下摆臂通过滚柱轴承一端与上摆臂相连接另一端与基座相连，基座则固定于海底；潮流能发电机与浮力摆上摆臂刚性连接。潮流能发电机与浮力摆在波浪作用下往复摆动，在往复摆动过程中潮流能透平通过变桨并向同一方向旋转吸收双向来流的能量，大大提高了整机的效率。浮力摆上装有充排气阀，通过充气、排气调整发电系统姿态完成机组的升降功能，在获取海水表面最大波浪能的同时又可沉入海底避免灾害对整机的破坏。 
本发明的有益效果是：结构简单，突破了传统摆式发电装置因三级能量转换而引起过多能量损耗，转换效率较低及因液压系统易损、易腐蚀及因难于密封而导致装置无法长期可靠运行的技术难关； 该装置采用二级能量转化方式可直接将波能转化为旋转机械能，无需齿轮变速机构，透平通过主轴直接将扭矩传递于直驱发电机，减少了能量损耗；双向自变距透平及可升降支撑结构的应用使系统适应双向来流及潮差变化进而提高整机发电效率；同时可升降支撑机构的使用易于部件的维修、更换及规避灾难提高系统的可靠性。这些效果的取得都将促使发电成本的降低，提高波浪能发电的核心竞争力。 
  
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。 
附图是本发明的结构示意图。 
图中1.上浮筒，2.自变距双透平海流能发电机， 3.上摆臂，4.下浮筒，5.摆臂活动关节，6. 限位支撑脚，7. 下摆臂，8. 水下基座，9. 摆臂活动关节，10.充排气阀 
具体实施方式
如附图中，本发明主要由水下基座8、自变距双透平海流能发电机2、上、下浮筒1、4、上、下摆臂3、7、 限位支撑脚6，充排气阀10组成，上浮筒1与下浮筒4被安置于上摆臂上浮筒1与下浮筒4被安置于上摆臂3的两端，其中上浮筒1中填充玻璃珠材料，其主要作用是吸收波浪能及适应潮差；下浮筒4内安置有气囊，气囊上连有通气软管与充排气阀10连接，可通过外接气压调节装置调节气囊内气压来改变下浮筒自身浮力，完成发电系统在维护及避灾时的上升或下降；自变距双透平海流能发电机2与上摆臂3刚性连接，在浮筒1吸收波浪能的过程中，随摆臂3一起做往复摆动；自变距双透平发电机所用叶片经特殊设计，通过增加翼根部弦长使透平具有水动力补偿特性，当来流方向变化时，水流对翼根补偿舵面产生偏转力矩，使叶片绕转轴转动完成变桨；上摆臂3与下摆臂7间通过活动关节5相连接，摆动关节5采用非金属滚柱轴承，在满足强度要求的同时其还具有自润滑、耐腐蚀及免维修等的优点；下摆臂7上安置限位支撑脚6，可以防止低潮位时摆臂与海底发生撞击；通过打桩将水下基座8固定于海底为整机提供摆动支点，与下摆臂7通过摆臂活动关节9（滚柱轴承）铰接。 

Claims (2)

1.双浮力体摆式双向透平波浪能发电装置，其特征是主要由水下基座（8）、自变距双透平海流能发电机（2）、上、下浮筒（1）、（4）、上、下摆臂（3）、（7）、 限位支撑脚（6），充排气阀（10）组成，上浮筒（1）与下浮筒（4）被安置于上摆臂（3）上，上浮筒（1）与下浮筒（4）被安置于上摆臂（3）的两端，自变距双透平海流能发电机（2）与上摆臂（3）刚性连接，在浮筒（1）吸收波浪能的过程中，随摆臂（3）一起做往复摆动，上摆臂（3）与下摆臂（7）间通过摆臂活动关节（5）相连接，下摆臂（7）上安置限位支撑脚（6），水下基座（8）固定于海底与下摆臂（7）通过摆臂活动关节（9）铰接。
2.按权利要求1所述的双浮力体摆式双向透平波浪能发电装置，其特征是其中上浮筒（1）中填充玻璃珠材料，下浮筒（4）内安置有气囊，气囊通过软管与充排气阀（10）连接。
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