CN105971813A - 一种兼具防波堤功能浮式波能电站的结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于新能源利用技术领域，提供了一种兼具防波堤功能浮式波能电站的结构。该结构包括“月池”型浮箱、系泊系统、振荡浮子和发电设备；“月池”型浮箱顶部布置有多道横梁，多道横梁上固定支撑发电设备和传动杆；传动杆下端部连接有振荡浮子，振荡浮子阵列布置于“月池”型浮箱内部；振荡浮子在“月池”型浮箱内部波动流体的作用下做升沉运动，通过传动杆驱动发电设备发电；“月池”型浮箱通过锚链和锚系泊于海底。采用“月池”形矩形浮箱作为基础结构，该型结构物可以作为防波堤装置。阵列布置于浮箱内部的浮子可随浮箱内部流体的运动而上下往复运动，进而驱动发电设备进行发电，因此同时实现消浪功能和波浪发电功能。

Description

一种兼具防波堤功能浮式波能电站的结构
技术领域
本发明涉及新能源利用技术领域，提供了一种兼具防波堤功能浮式波能电站的结构。
背景技术
在当今世界，随着一次性能源逐渐枯竭，环境污染的日益加剧，人们把目光越来越多的投向了清洁的可再生能源的开发与利用。波浪能是海洋可再生能源的重要组成部分，是一种清洁的可再生能源。占地球表面积71％的海洋蕴藏着巨大的波浪能，目前，人们已开发出数以千计的形式各异的波浪能发电装置。
伴随着波浪能技术的日益成熟，然而波浪能开发利用并没有太多的投入到实际工程应用。昂贵的基础设施建造成本成为了阻碍波浪能开发利用的一大瓶颈。另外，波能装置在恶劣海况下的生存能力又阻碍其商业化运行的又一大障碍。因此，降低波能发电的成本和提高其恶劣海况下的生存能力，始终是波能利用研究的关键。而多元化和综合利用则是节省波浪能装置建造成本的有效途径。结合防波堤等港、海设施建造波能发电站，可以节省其支撑设备的建造成本，如果能通过采取合理的措施使得波能装置免受极端波浪的抨击，即可提高波能装置在恶劣海况下的生存能力，从而达到一举两得与事半功倍的效果。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种的兼具波浪能发电功能的浮式防波堤。
本发明的技术方案：
一种兼具防波堤功能浮式波能电站的结构，包括“月池”型浮箱1、系泊系统、振荡浮子3和发电设备4；“月池”型浮箱1顶部布置有多道横梁5，多道 横梁5上固定支撑发电设备4和传动杆2；传动杆2下端部连接有振荡浮子3，振荡浮子3阵列布置于“月池”型浮箱1内部；振荡浮子3在“月池”型浮箱1内部波动流体的作用下做升沉运动，通过传动杆2驱动发电设备4发电；“月池”型浮箱1通过锚链7和锚8系泊于海底。
所述的“月池”型浮箱1无底，即“月池”型浮箱内部流体直接与外部流体相连。
所述的“月池”型浮箱1上部不完全封闭，即在波浪作用下浮箱内部流体的波动可视为上部完全开敞情形下的波动。
所述的振荡浮子为“球形”，且相对于波长来说其尺寸足够小，因此浮子随波性较好。
振荡浮子3的升降可自主控制，当恶劣海况时，浮子可上升至安全位置，使得浮子免受极端波浪的抨击。
本发明的有益效果：采用“月池”形矩形浮箱作为基础结构，该型结构物可以作为防波堤装置。阵列布置于浮箱内部的浮子可随浮箱内部流体的运动而上下往复运动，进而驱动发电设备进行发电，因此同时实现消浪功能和波浪发电功能。在波浪作用下“月池”形浮箱内部流体存在“piston”模态和“sloshing”模态的共振，对于这两种现象的流体流动，浮子均可上下运动，进而俘获波浪能，这可增加波能有效利用频带。浮子的位置可以控制，在恶劣海况下，浮子可上提至安全位置，避免波浪的抨击，提高浮子的安全性能。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的波能电站的横面剖面图。
图中：1浮箱；2传动杆；3振荡浮子；4发电设备；5横梁；6锚链；7海 底；8锚；9自由水面。
具体实施方式
以下结合附图与技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
图1为本发明的结构示意图,兼具防波堤功能波能电站的结构形式，主要包括“月池”型浮箱1、锚链6、振荡浮子3和发电设备4；多个振荡浮子3阵列布置于“月池”型浮箱1内部；“月池”型浮箱1上部布置由多道横梁5，用于支撑发电设备及传动杆2；振荡浮子3可在浮箱1内部波动流体的作用上下运动，进而驱动发电设备4进行发电；“月池”型浮箱1通过锚链6和锚8系泊于海底。
发电设备位于横梁上，可由直驱式发电机或者液压发电机组成。浮子通过传动杆与发电设备相连，浮子只做垂向运动。
实施例的具体参数如下：
浮箱1的宽度为10米，壁厚1米，高度为6米，吃水3米。液压缸3与浮箱1的距离为3-4米。
上述装置适宜水深15-20米、波浪周期为5-6秒的海况。
作为优选，浮箱1的长度为15米，宽度沿波浪传播方向为10米，高度为6米。通过合理的设计，使得吃水3米，即浮箱内部流体做“Piston”模态共振的周期约为5-6s，从而使得浮子做较大幅度的升沉运动，以实现更大的获能效率。这符合我国近海波浪周期较短的实际情况。
作为优选，球形浮子的直径为1.5米。
作为优选，在浮箱内部沿主向波浪传播方向布置3排浮子，垂直于主向波浪传播方向布置5排浮子。
作为优选，相邻浮子轴心之间的间距为2.5米。
作为优选，浮子的吃水为1m。
作为优选，浮子与发电设备之间的距离为2.5-3.5米，日常工况波能浮箱与液压缸发生碰撞。
按照本发明的技术方案，采用发电设备直接获取浮箱内部振荡浮子的动能进而转化为电能，“月池”形浮箱即可作为浮式防波堤又可作为获取波浪能的平台，实现二者功能和成本的共享。振荡浮子阵列于“月池”型浮箱的内部，可有效利用波浪作用下“月池”型浮箱内部流体的共振特性，提高波能转换效率。发电设备安装于浮箱横梁上部，可节省发电系统支撑设备的建造成本。可以控制浮子的位置，可适时抬出水面，避免极端波浪对浮子的抨击。

Claims (3)

1.一种兼具防波堤功能浮式波能电站的结构，其特征在于，该结构包括“月池”型浮箱、系泊系统、振荡浮子和发电设备；“月池”型浮箱顶部布置有多道横梁，多道横梁上固定支撑发电设备和传动杆；传动杆下端部连接有振荡浮子，振荡浮子阵列布置于“月池”型浮箱内部；振荡浮子在“月池”型浮箱内部波动流体的作用下做升沉运动，通过传动杆驱动发电设备发电；“月池”型浮箱通过锚链和锚系泊于海底。
2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述的振荡浮子为球形。
3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述的“月池”型浮箱无底，即“月池”型浮箱内部流体直接与外部流体相连；所述的“月池”型浮箱上部不完全封闭，即在波浪作用下浮箱内部流体的波动视为上部完全开敞情形下的波动。
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