CN104033327A - 一种采用双浮体的u形管式波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置。它包括浮子、活塞、连杆、涡轮发电机、液压缸和锚链。浮子通过连杆和活塞连接；活塞置于液压缸的两端；在液压缸的中部位置放置有双向涡轮发电机。其特征是：浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压缸中的活塞运动，进而使得液压舱中的液体发生流动，驱动双向涡轮发电机发出电力。本发明设计能利用海面水位随波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为液压能，进而转化为电能，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，同时具有较高的可靠性，易于制造、安装和移动。

Description

一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置

技术领域

本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别是一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置。

背景技术

随着世界经济的发展、人口的增加、社会生活水平的不断提高，各国对能源的需求迅速增长。近年，受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等的驱动，作为主要可再生能源之一的海洋能事业取得很大发展，海洋能应用技术日趋成熟，为人类在21世纪充分利用海洋能展示了美好前景。目前，世界上主要的波浪能装置可根据其发电基本原理划分为三类：振荡水柱式、振荡浮子式和越波式。其中，振荡水柱式由于其原理简单，实施便利，得到了广泛的研究和应用。

振荡水柱式波浪能转换装置，以气室里的空气作为媒介传递波浪能，从而避免了较脆弱的机电部分直接与波浪接触，降低了波浪的破坏性，使装置的可靠性大大增加，这对于工作在波能密度高的区域的波能装置来说是非常重要的，因此,欧洲许多国家都优先发展这种装置。但这种装置目前也存在着明显的缺点，主要表现在以下两个方面：①建造费用昂贵、施工困难；②装置总转换效率低下。这两大缺点，大大限制了装置的发展，很难在市场上形成竞争力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服上述现有波浪能技术的造价较高、施工困难和能量转换效率低等不足，提供一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，它能利用海面水位随波浪传递产生的变化，高效地将波浪能转化为液压能，进而转化为电能，为海上航标灯、观测站等离岸设施提供电力，同时具有较高的可靠性，易于制造、安装和移动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，包括浮子、活塞、连杆、涡轮发电机、液压缸和锚链。浮子通过连杆和活塞连接；活塞置于液压缸的两端；在液压缸的中部位置放置有双向涡轮发电机。其特征是：浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压缸中的活塞运动，进而使得液压舱中的液体发生流动，驱动双向涡轮发电机发出电力。

所述的一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征是：前浮子和后浮子间距为特征波长的一半。

所述的一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征是：连杆的两端都采用铰接连接。

所述的一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征是：浮子与连杆连接的部分采用插接板连接，易于拆卸。

所述的一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征是：液压缸和液压舱联通位置安装有4个制动挡板。

采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其浮子高程在水面附近，发电装置的大部分主体都在水面以下。装置的主体部分可以采用在岸上预制，利用驳船拖动到指定位置，沉入水中进行安装。装置主要利用波浪引起的水面高程的变化，与来波方向无关，是一种点吸收式波浪能装置。当风浪条件较为恶劣时，可以方便地将浮子拆掉并运输离开，保障装置的安全性。进一步地，在液压缸和液压舱的联通处设置有制动挡板，以防止波浪过大时，活塞运动幅度过大对液压装置造成损坏。

当波浪传递到波浪能装置时，前后浮子会随着水面高程的变化而上下运动，进而带动液压连杆和活塞作往复运动。当波峰位于前浮子位置时，后浮子位于波谷位置。前浮子由于所处位置水头较高且水体向上运动，浮子自身高程也较高，并带动活塞向上运动。后浮子由于处于水头较低处且水体向下运动，浮子自身的高程也较低，推动活塞向下运动。随着波峰向前传递，前后浮子处的自由水面发生变化，在动水压力和静水压力的共同作用下，前后浮子的高程也发生变化。当波峰传递到后浮子位置，前浮子位于波谷位置，浮子和活塞的运动特征和前面所述刚好相反，后浮子处活塞向上运动，同时前浮子处活塞向下运动。于是，液压缸中的前后两个活塞在规则波浪的作用下进入到一个往复运动的循环，推动液压舱内液体的往复流动，进而驱动双向涡轮发电机发出电力。

本发明的有益效果是：

本发明适用于波浪能资源较为丰富的深远海区域，采用多浮子的设计，能够适应各个方向的来波；其发电原理采用了活塞推动液体流动进而驱动涡轮机发电的方式，形式简单，效率稳定；涡轮发电机装置安装于整体波浪能装置的内部，安全性高；波浪能转换装置设计形式简单，适应性较好，便于制造、安装和转移。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是波峰传递到前浮子时本发明的工作状态示意图。

图3是波峰传递到后浮子时本发明的工作状态示意图。

图4是本发明直接固定在海底基础上的结构示意图。

图中，1-前浮子，2-后浮子，3-活塞，4-液压缸，5-双向涡轮发电机，6-锚链，7-连杆，8-制动挡片，9-液压舱，10-波浪水面。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

如图1所示，液压舱9通过锚链6连接大抓力锚固定于海底；液压舱9的中间位置安装有带有导流罩的双向涡轮发电机5；液压舱9的两端各联通一个液压缸4，并在联通位置安装有制动挡片8；液压缸4中有活塞3，活塞通过连杆7与浮子1和2连接；浮子分为前浮子1和后浮子2，分别位于液压舱9的两端的上部空间。

如图2所示，波峰位于前浮子1处；波谷位于后浮子2处。

如图3所示，波谷位于前浮子1处；波峰位于后浮子2处。

本实施例的工作原理：

实际使用时，前浮子1和后浮子2处于漂浮状态，其上部表面位于水平面附近。当波浪传递到波浪能装置时，前、后浮子1和2会随着水面高程的变化而上下运动，进而带动液压缸4中的液压连杆7和活塞3作往复运动。当波峰位于前浮子1位置时，后浮子2位于波谷位置。前浮子1由于所处位置水头较高且水体向上运动，浮子自身高程也较高，并带动活塞3向上运动。后浮子2由于处于水头较低处且水体向下运动，浮子自身的高程也较低，推动活塞3向下运动。随着波峰向前传递，前后浮子处的自由水面发生变化，在动水压力和静水压力的共同作用下，前后浮子的高程也发生变化。当波峰传递到后浮子2位置，前浮子1位于波谷位置，浮子和活塞的运动特征和前面所述刚好相反，后浮子处活塞3向上运动，同时前浮子处活塞3向下运动。于是，液压缸4中的前后两个活塞3在规则波浪的作用下进入到一个往复运动的循环，推动液压舱9内液体的往复流动，进而驱动双向涡轮发电机5发出电力。同时，在波浪能较大时，制动挡板8以及拆卸浮子1和2操作都能够对整体的波浪能装置起到一定的保护作用。

实施例2：

请参阅图1和图4，与实施例1不同仅在于：波浪能转换装置主体并不是采用锚链固定于海底，而是直接固定在海底基础上的。

尽管上面对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的。

Claims (5)

1.一种采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，包括浮子、活塞、连杆、涡轮发电机、液压缸和锚链；浮子通过连杆和活塞连接；活塞置于液压缸的两端；在液压缸的中部位置放置有双向涡轮发电机；其特征是：浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压缸中的活塞运动，进而使得液压舱中的液体发生流动，驱动双向涡轮发电机发出电力。

2.根据权利要求1所述的采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征在于：前浮子和后浮子间距为特征波长的一半。

3.根据权利要求1所述的采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征在于：连杆的两端都采用铰接连接。

4.根据权利要求1所述的采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征在于：浮子与连杆连接的部分采用插接板连接，易于拆卸。

5.根据权利要求1所述的采用双浮体的U形管式波浪能发电装置，其特征在于：液压缸和液压舱联通位置安装有4个制动挡板。