CN103899469B - 压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，包括水力发电装置（15）及发电操作间，其特征在于：其包括波浪能转换与集聚工作平台（1）、压水集成式海洋波浪能转换装置（3）、混压器（14）、调压器（16）及水力发电装置（15），集成式海洋波浪能转换装置（3）与波浪能转换与集聚工作平台（1）相连，集成式海洋波浪能转换装置（3）的出水口与混压器（14）的进水口相连；混压器（14）的输出管道和调压器（16）的输入管道相连，调压器（16）的输出管道口与水力发电设备（15）的进水口相联。本发明可在海上自身自然而然地形成，从而无须在海底或海岸上另外为其修建耗资巨大的、虽牢固但笨重的基础设施。

Description

压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统
技术领域
本发明涉及一种利用海洋波浪能发电的技术实现方法，具体涉及一种压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统。
背景技术
人类利用海洋波浪能发电是从上世纪开始的，特别是因为上世纪70年代发生的世界性石油危机，各国开始将注意力转移到利用本地资源和寻找适宜廉价的能源上。到目前为此，世界上包括日本、英国、爱尔兰、挪威、西班牙、瑞典、丹麦、印度、美国、澳大利亚等国相继在海上已建立了海洋波浪能发电装置。但总体上看，在利用海洋波浪能发电的技术实现方法上，至今尚未得到根本性的突破。仅就目前各国于海上试验的情况看，据资料介绍：已投入运行的海洋波浪能发电装置，普遍存在着采能效率低、发电功率小、发电品质差、投入资金量大、利用成本高、安全性能差等的缺陷。因而，有专家认为：波浪发电技术仍未达到普及的应用水准。
发明内容
本发明要解决的问题是：目前的海洋波浪能发电发电装置采能效率低、发电功率小、发电品质差、投入资金量大、利用成本高、安全性能差。
本发明的目的在于：提供一种才能效率高、发电功率大、发电品质高、投入资金小、利用成本低、安全性能好的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统。
为实现上述目的，本发明提供一种技术方案：一种压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，包括水力发电装置及发电操作间，波浪能转换与集聚工作平台、压水集成式海洋波浪能转换装置、混压器、调压器，压水集成式海洋波浪能转换装置与波浪能转换与集聚工作平台相连，压水集成式海洋波浪能转换装置的出水口与混压器的进水口相连；混压器的输出管道和调压器的输入管道相连，调压器的输出管道口与水力发电装置的进水口相联。
所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，其波浪能转换与集聚工作平台包括一镂空的长方体金属焊接杆架，杆架包括上横杆和下横杆，下横杆上设置有滑动孔，上横杆和下横杆之间设置有压水集成式海洋波浪能转换装置。
所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，其压水集成式海洋波浪能转换装置至少应包含20个小单元，每个小单元包括：一个浮子、一个坠子、一柱塞泵和一导流管，浮子的上部为圆柱体，下部为倒置圆台，坠子为圆锥体；浮子的倒置圆台底面与坠子的上表面对接；所述的圆柱体、倒置圆台、圆锥体为同轴关系；柱塞泵上部穿过浮子与坠子的中心孔以上顶端法兰与浮子和坠子联接在一起；柱塞泵的下半部通过所述的滑动孔；其柱塞泵的柱塞杆穿过上横杆和导流管相联接；柱塞泵竖直安放；柱塞杆为中空管，柱塞泵泵体的下端和柱塞杆的最上端，各装有一个逆止阀Ⅱ和逆止阀Ⅰ。
所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，所述混压器为一密闭腔体，其上表面设置有竖管，其一侧面设置有输出管道，混压器上的竖管与导流管相联；调压器由一密闭水仓和一橡胶气囊组成，水仓上平面开有安装口，橡胶气囊安装在水仓里面的上部，橡胶气囊上顶的气口透过水仓安装口的密封盖，置于水仓上平面的外部；调压器水仓一侧设有输入管道口，另一侧设有输出管道口。
所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，其压水集成式海洋波浪能转换装置通过螺栓与波浪能转换与集聚工作平台相连接；柱塞泵的柱塞杆的上顶部和最上顶端，以螺杆螺母方式分别与波浪能转换与集聚工作平台的上横杆和导流管固定联接；浮子、坠子、及柱塞泵的上顶端法兰以螺栓固定联接在一起。
所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统可在海上自身自然而然地形成，从而无须在海底或海岸上另外为其修建耗资巨大的、虽牢固但笨重的基础设施。它由金属、塑钢材料等组件制成，因此，相对坚固的“镂空体”结构，即可以方便地破碎迎面或侧面而来的排浪冲击，从而大大减少其对于整体工装的横向冲击力。它的形体相对窄而长，当其顺风泊位时，不仅可以起到平稳效果，而且还可以给其泊位和正常工作带来相当的方便。另外，因为它与海底和海岸没有硬性的联系要求，因而，不仅平时它可以依需要泊定在任何适宜的海域进行工作，而且，在特殊情况下，可以方便地对系统提前采取防护措施。
所述压水集成式海洋波浪能转换装置采取小单元集合模式构成，可以最大限度地提高其安全度和操控性，其关键部件又采取了圆柱与圆锥型的形体设计，故能够同时保证摄取海洋波浪起伏的势能和迎面而来的海洋波浪推进中的动能。
本发明的部件采用的是防锈蚀复合材料，如塑钢等，能量转换媒介使用的是海水，属于就地取材，所以，不仅环保、洁净、可持续，而且，媒介不愁资源，可以大大降低能量转换的运行投入。再是，它与波浪能转换工作平台相辅相成，所选取的材质是最普通、最便宜、最耐用的普通材料，故其建造方便、造价更低。
本发明为保障发电质量，还对压水集成式海洋波浪能转换装置得到的高压海水进行了两级调压，第一级混压使之进入混压器的各不相同的水压，最终达到了在其本阶段输出时的相对统一与稳定。第二级调压，则是利用了水与气体在压力变化时的体积变化差，使压力水在输出做功之前，于压力仓中，又再进一步实现了自我自动平稳调节。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明是一种压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，包括水力发电装置15及发电操作间，波浪能转换与集聚工作平台1、压水集成式海洋波浪能转换装置3、混压器14、调压器16，压水集成式海洋波浪能转换装置3与波浪能转换与集聚工作平台1相连，压水集成式海洋波浪能转换装置的出水口与混压器的进水口相连；混压器14的输出管道和调压器的输入管道相连，调压器16的输出管道口与水力发电装置的进水口相联；水力发电装置及发电操作间设置在调压器的上平面。
所述压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统的波浪能转换与集聚工作平台1包括一镂空的长方体金属焊接杆架2，杆架包括上横杆11和下横杆12，下横杆上设置有滑动孔，上横杆和下横杆之间设置有压水集成式海洋波浪能转换装置3。
所述压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统的压水集成式海洋波浪能转换装置至少应包含20个小单元，每个小单元包括：一个材料密度＜0.91g/cm³的浮子5、一个材料密度＞7g/cm³的坠子4、一柱塞泵6和一导流管7，一浮子和一坠子构成一小单元的受能体；浮子的上部为圆柱体，下部为倒置圆台，坠子为圆锥体；浮子的倒置圆台底面与坠子的上表面对接；所述的圆柱体、倒置圆台、圆锥体为同轴关系；柱塞泵6上部穿过浮子与坠子的中心孔以上顶端法兰13与浮子和坠子联接在一起；柱塞泵6的下半部通过滑动孔，采取动配合方式与下横杆12相联；其柱塞泵的柱塞杆8穿过上横杆11和导流管7相联接；柱塞杆8与导流管相联接；柱塞泵竖直安放；柱塞杆为中空管，兼作柱塞泵的出水管；柱塞泵泵体的下端和柱塞杆的最上端，各装有一个逆止阀Ⅱ10和逆止阀Ⅰ9。
所述压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统的混压器14为一密闭腔体，其上表面设置有竖管，其一侧面设置有输出管道，混压器上的竖管与导流管相联；调压器16由一金属材料制成的密闭水仓和一具有额定压力的橡胶气囊组成，水仓上平面开有安装口，橡胶气囊安装在水仓里面的上部，橡胶气囊上顶的气口透过水仓安装口的密封盖，置于水仓上平面的外部；调压器水仓一侧设有输入管道口，另一侧设有输出管道口；水力发电装置采取水头高度大于100米，小于110米的水力电站设备。
其压水集成式海洋波浪能转换装置通过螺栓与波浪能转换与集聚工作平台相连接；柱塞杆8的上顶部和最上顶端，以螺杆螺母方式与导流管固定联接；浮子、坠子、及上顶端法兰以螺栓固定联接在一起。
本发明的具体实施方式是：首先用钢材和复合材料制成一个长如航母似的镂空体，待安装上压水集成式海洋波浪能转换装置3、混压器14、调压器16、以及水力发电装置15等工装设施后，置入大海，使之自身自然形成一个可以相对稳定地漂浮于海面之上的工作平台1；其次，依托这个工作平台1，利用分布其上的压水集成式海洋波浪能转换装置3，把汲取的海水转化为高压管道海水，分别输入混压器14，然后输送调压器16，使之汇总成为一种具有一定流量且可以相对稳定做功的高压海水；最后，利用最终从调压器16输出的可以相对稳定做功的高压海水，通过水力发电装置15进行水力发电就可以了。
按照这一技术发明方法，目前所设计出的一台“压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电装置”，长245米、宽3.6米、高3.5米、主体吃水深度为2.5米，其总体“理论上保守计算”之总重量在80吨以上，建造总成本在200万元人民币以内，单台发电功率约为231～462千瓦。

Claims (5)

1.一种压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，包括水力发电装置（15）及发电操作间，其特征在于：其包括波浪能转换与集聚工作平台（1）、压水集成式海洋波浪能转换装置（3）、混压器（14）、调压器（16），压水集成式海洋波浪能转换装置（3）与波浪能转换与集聚工作平台（1）相连，压水集成式海洋波浪能转换装置（3）的出水口与混压器（14）的进水口相连；混压器（14）的输出管道和调压器（16）的输入管道相连，调压器（16）的输出管道口与水力发电装置（15）的进水口相联；波浪能转换与集聚工作平台（1）包括一镂空的长方体金属焊接杆架（2），杆架包括上横杆（11）和下横杆（12），上横杆和下横杆之间设置有压水集成式海洋波浪能转换装置（3）；压水集成式海洋波浪能转换装置（3）至少应包含20个小单元，每个小单元包括：一个浮子（5）、一个坠子（4）、一柱塞泵（6）和一导流管（7），浮子的上部为圆柱体，下部为倒置圆台，坠子为圆锥体；浮子的倒置圆台底面与坠子的上表面对接；柱塞泵（6）上部穿过浮子与坠子的中心孔以上顶端法兰（13）与浮子和坠子联接在一起；其柱塞泵的柱塞杆（8）穿过上横杆（11）和导流管（7）相联接；柱塞杆（8）为中空管。
2.根据权利要求1所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，其特征在于：下横杆（12）上设置有滑动孔。
3.根据权利要求2所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，其特征在于：所述的圆柱体、倒置圆台、圆锥体为同轴关系；柱塞泵的下半部通过所述的滑动孔；柱塞泵（6）竖直安放；其柱塞泵泵体的下端和柱塞杆的最上端，各装有一个逆止阀Ⅱ（10）和逆止阀Ⅰ（9）。
4.根据权利要求1所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，其特征在于：所述混压器（14）为一密闭腔体，其上表面设置有竖管，其一侧面设置有输出管道，混压器（14）上的竖管与导流管（7）相联；调压器（16）由一密闭水仓和一橡胶气囊组成，水仓上平面开有安装口，橡胶气囊安装在水仓里面的上部，橡胶气囊上顶的气口透过水仓安装口的密封盖，置于水仓上平面的外部；调压器（16）水仓一侧设有输入管道口，另一侧设有输出管道口。
5.根据权利要求1所述的压水集成式集聚海洋波浪能及能量转换发电系统，其特征在于：其压水集成式海洋波浪能转换装置（3）通过螺栓与波浪能转换与集聚工作平台（1）相连接；柱塞泵的柱塞杆的上顶部和最上顶端，以螺杆螺母方式分别与波浪能转换与集聚工作平台的上横杆（11）和导流管（7）固定联接；浮子、坠子、及柱塞泵（6）的上顶端法兰（13）以螺栓固定联接在一起。
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