CN104314741A - 一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新型可再生能源技术和海洋装备领域，特别涉及一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置。它包括浮子、活塞、连杆、涡轮发电机、液压舱和锚链。其特征是：浮子通过连杆和活塞连接；活塞放置于液压舱中部；液压舱通过出水单向阀联通主水流通道，主水流通道中安装有涡轮发电机；浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压舱中的活塞运动，进而使得液压舱中的液体发生流动，驱动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电能，适用于深水区域，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，易于安装和移动。

Description

一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置
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，特别是一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置。
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，提供一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，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：
一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，包括浮子、活塞、连杆、涡轮发电机、液压舱和锚链。其特征是：浮子通过连杆和活塞连接；活塞放置于液压舱中部；液压舱通过出水单向阀联通主水流通道，主水流通道中安装有涡轮发电机；浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压舱中的活塞运动，进而使得液压舱中的液体发生流动，驱动涡轮发电机发出电力。
所述的一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征是：连杆与浮子是铰接连接，与活塞是刚性连接。
所述的一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征是：活塞所处通道上下两侧都安装有制动挡板。
所述的一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征是：液压舱内安装有两组进水、出水单向阀。
所述的一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征是：多个浮子和液压舱采用同一个主水流通道。
利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，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，在液压舱中活塞所处通道上下都设置有制动挡板，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。当浮子位于波峰位置时，其在波浪的作用下向上运动，带动与其相连的活塞同时向上运动，下部进水单向阀打开并进水，同时上部出水单向阀打开出水，水体流入到主水流通道并驱动水轮机工作发电。当浮子位于波谷位置时，其在波浪的作用下向下运动，带动与其相连的活塞同时向下运动，上部进水单向阀打开并进水，同时下部出水单向阀打开出水，水体流入到主水流通道并驱动水轮机工作发电。由于波浪能发电装置可以采用多个浮子，这些浮子之间相互独立，进水系统也互不影响，有利于整体波浪能装置电能输出的稳定性。
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是波峰经过浮子时的工作状态示意图。
图3是波谷经过浮子时的工作状态示意图。
图中，1-浮子，2-铰接，3-连杆，4-主水流通道，5-涡轮发电机，6-锚链，7-活塞，8-上部进水单向阀，9-下部进水单向阀，10-上部出水单向阀，11-下部出水单向阀，12-制动挡片，13-液压舱。
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，浮子1通过连杆3和活塞7连接；活塞7放置于液压舱13中部；液压舱13通过出水单向阀10和11联通主水流通道4，主水流通道4中安装有涡轮发电机5；连杆3与浮子1是铰接2连接，与活塞7是刚性连接；浮子1随着海面水位的变化而上下运动，带动液压舱13中的活塞7运动，进而使得液压舱13中的液体发生流动，驱动涡轮发电机5发出电力；活塞7所处通道上下两侧都安装有制动挡板12；液压舱13内安装有两组进水8和9、出水10和11单向阀。
如图2所示，波峰经过浮子时，进水和出水单向阀工作状态发生变化。
如图3所示，波谷经过浮子时，进水和出水单向阀工作状态发生变化。
本实施例的工作原理：
实际使用时，浮子1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，浮子1会随着水面高程的变化而上下运动，进而带动液压舱13中的连杆3和活塞7作往复运动。当浮子1位于波峰位置时，其在波浪的作用下向上运动，带动与其相连的活塞7同时向上运动，下部进水单向阀9打开并进水，同时上部出水单向阀10打开出水，水体流入到主水流通道4并驱动水轮机5工作发电。当浮子1位于波谷位置时，其在波浪的作用下向下运动，带动与其相连的活塞7同时向下运动，上部进水单向阀8打开并进水，同时下部出水单向阀11打开出水，水体流入到主水流通道4并驱动水轮机5工作发电。由于波浪能发电装置可以采用多个浮子1，这些浮子1之间相互独立，进水系统也互不影响，有利于整体波浪能装置电能输出的稳定性。同时，在波浪能较大时，制动挡板12以及拆卸浮子1的操作都能够对整体的波浪能装置起到一定的保护作用。
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)

1.一种利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，包括浮子、活塞、连杆、
涡轮发电机、液压舱和锚链，其特征是：浮子通过连杆和活塞连接；活塞放置于液压舱中部；液压舱通过出水单向阀联通主水流通道，主水流通道中安装有涡轮发电机；浮子随着海面水位的变化而上下运动，带动液压舱中的活塞运动，进而使得液压舱中的液体发生流动，驱动涡轮发电机发出电力。
2.根据权利要求1所述的利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征在于：连杆与浮子是铰接连接，与活塞是刚性连接。
3.根据权利要求1所述的利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征在于：活塞所处通道上下两侧都安装有制动挡板。
4.根据权利要求1所述的利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征在于：液压舱内安装有两组进水、出水单向阀。
5.根据权利要求1所述的利用水轮机的双浮体式波浪能发电装置，其特征在于：多个浮子和液压舱采用同一个主水流通道。
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