CN108223249A - 一种导管架海洋平台集成波能发电装置 - Google Patents

一种导管架海洋平台集成波能发电装置 Download PDF

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张融圣
李玉刚
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    • F03B13/14—Adaptations of machines or engines for special use; Combinations of machines or engines with driving or driven apparatus; Power stations or aggregates characterised by using wave or tide energy using wave energy
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Abstract

本发明属于新能源利用技术领域，提供一种导管架海洋平台集成波能发电装置，包括导管架海洋平台、波能发电装置两部分。波能发电装置包括气室和空气透平发电装置，气室由半径相同的圆柱环体和半球环体组成，半球环体位于圆柱环体上；半球环体上部设有气孔管道，气孔管道连接有在双向气流作用下均同向旋转的空气透平装置；气室上部与桩基通过焊接的形式连接，最大限度的保障了气室的空间。本发明基于能360°全方向吸收波能的特性，提高了波浪能的吸收率；采用固定式结构保证装置的稳定性；将波能发电装置与导管架海洋平台结合，使得该装置从近岸走向离岸成为可能，为海洋平台的运行提供电能，节省了成本。

Description

一种导管架海洋平台集成波能发电装置
技术领域
本发明属于新能源利用技术领域，涉及一种导管架海洋平台集成波能发电装置。
背景技术
一方面，随着全球能源消耗量日益增加，传统的不可再生能源逐渐减少，能源问题越来越突出。绿色可再生能源得到人类的广泛关注。其中波浪能开发对环境的影响小且以机械能的形式存在，是可再生能源开发的热点。另一方面，目前国内外的许多边际油田面临生产效益低下的问题。这些油田位于近海区域，储油量少，故采油设施的运行和维护比较简单，通常是无人值守的，而且不能通过像大型油田那样直接燃烧开采的石油来提供生产生活用电。因此，这一类的小型石油开采设施的用电问题可以通过波浪能发电来解决。
导管架海洋平台集成波能发电装置最主要的部分是振荡水柱式波能转换装置，该装置主要有固定式和浮式两种，其主体结构是一个向下开口的气室结构，上部有气孔管道连接空气透平装置。而目前已有的固定式结构，都只有一侧面向来浪方向，不能同时对不同方向来浪进行有效吸收；浮式结构一般采用锚链结构固定，其成本高、可靠性低且波能转换率较低。因此，提高波浪能利用率、降低波能发电成本，始终是波能利用研究的关键。导管架海洋平台集成波能发电装置可以接收各个方向的来浪，不仅提高了波能利用率，而且使固定式的振荡水柱波浪能发电装置从近岸走向离岸成为可能，为海洋的平台正常运行提供了电能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明创新性地提出导管架海洋平台集成波能发电装置，该装置能对各个方向的来浪进行有效吸收；同时，采用焊接的形式将波浪能发电装置与钢管桩连接，形成固定结构，相对于浮式结构增加了结构的稳定性和可靠性。
为了达到上述目的，本发明的技术方案为：
一种导管架海洋平台集成波能发电装置，包括单桩基波能发电装置、海洋平台8，多个单桩基波能发电装置均通过海洋平台桩基结构7设置在海洋平台8下方，单桩基波能发电装置的个数根据实际需要确定，单桩基波能发电装置之间设置横撑9，增加结构稳固性。所述的单桩基波能发电装置包括气室2、空气透平发电装置6。所述的海洋平台桩基结构7穿过圆柱环体1和半球环体3后固定在海底；其中，海洋平台桩基结构8与半球环体3通过焊接处4固接。一个振荡水柱式波能发电装置与一个桩基结构通过焊接的形式连接，在不同方向的波浪作用下，能保持同样的受力状态，提高结构的可靠度。
所述气室2由直径相同的圆柱环体1和半球环体3组成，半球环体3位于圆柱环1体上；半球环体3上部设有气孔管道5，气孔管道5与空气透平发电装置6连接，空气透平发电装置6在双向气流作用下均能同向旋转，气体通过气孔管道5进入和排出气室2时都能发电，提高发电效率。
使用时，圆柱环体1内部水面、圆柱环体1及半球环体3共同组成气室2；在波浪作用下，波浪经过圆柱环体1底部透射进入圆柱环体1形成上下振荡的水柱，水柱上下振动迫使气室2内部气体压缩和膨胀，往复通过气室2顶部的气孔管道5推动空气透平发电装置6旋转发电。
所述的圆柱环体1、半球环体3、气孔管道5均由钢材制成。所述圆柱环体1采用圆形结构，可以不受外海来浪方向的影响，能适应各种浪向，提升波能吸收效率。所述气室2顶部采用半球环体3，气体经过半球环体3进入气孔管道5，能有效减少阻力，并增大气流速度，提高发电效率。
所述的海洋平台桩基结构7为圆柱型钢管桩，水柱上下振动时能有效减少阻力，提高发电效率。海洋平台桩基结构7设置在圆柱环体1中轴线上，能有效减少气室内部水面晃荡。
所述的气室2内水柱有一个固定的波动频率，选择合适的气室2尺寸可以使得气室内水面振荡频率与外面波浪频率相近，共振的水面波动幅度会远高于波浪的幅度，大大提高气体的流速和流量，从而提高系统效率。
本发明的有益效果：本发明基于能360°全方向吸收波能的特性，提高了波浪能的吸收率；采用焊接的固定式结构能保证装置的稳定性，提高了发电效率，便于维护；将振荡水柱式波浪能发电装置与导管架海洋平台结合，使得该装置从近岸走向离岸成为可能，为海洋平台的运转提供了电能。
附图说明
图1为单桩结构示意图；
图2为一种导管架海洋平台集成波能发电装置的结构示意图。
图中：1圆柱环体；2气室；3半球环体；4焊接处；5气孔管道；6空气透平发电装置；7海洋平台桩基结构；8海洋平台；9横撑。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方案
8.如图1所示，一种导管架海洋平台集成波能发电装置，包括单桩基波能发电装置、海洋平台8，四个单桩基波能发电装置通过海洋平台桩基结构7设置在海洋平台8下方，单桩基波能发电装置之间设置横撑9，增加结构稳固性，即导管架海洋平台共四个桩基结构，每一个上面都连接一个波浪能发电装置。所述的单桩基波能发电装置包括气室2、空气透平发电装置6。所述的海洋平台桩基结构7穿过圆柱环体1和半球环体3后固定在海底；其中，海洋平台桩基结构8与半球环体3通过焊接处4固接。一个振荡水柱式波能发电装置与一个桩基结构通过焊接的形式连接，在不同方向的波浪作用下，能保持同样的受力状态，提高结构的可靠度。
所述气室2由直径相同的圆柱环体1和半球环体3组成，半球环体3位于圆柱环1体上；半球环体3上部设有气孔管道5，气孔管道5与空气透平发电装置6连接，空气透平发电装置6在双向气流作用下均能同向旋转，气体通过气孔管道5进入和排出气室2时都能发电，提高发电效率。
使用时，圆柱环体1内部水面、圆柱环体1及半球体3共同组成气室2；在波浪作用下，波浪经过圆柱环体1底部透射进入圆柱环体1形成上下振荡的水柱，水柱上下振动迫使气室2内部气体压缩和膨胀，往复通过气室2顶部的气孔管道5推动空气透平发电装置6旋转发电。
所述的圆柱环体1、半球环体3、气孔管道5均由钢材制成。所述的海洋平台桩基结构7为圆柱型钢管桩，海洋平台桩基结构7设置在圆柱环体1中轴线上，能有效减少气室内部水面晃荡。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的导管架海洋平台集成波能发电装置包括单桩基波能发电装置、海洋平台(8)，多个单桩基波能发电装置均通过海洋平台桩基结构(7)设置在海洋平台(8)下方，单桩基波能发电装置的个数根据实际需要确定；
所述的单桩基波能发电装置包括气室(2)、空气透平发电装置(6)；所述的海洋平台桩基结构(7)穿过圆柱环体(1)和半球环体(3)后固定在海底；一个振荡水柱式波能发电装置与一个桩基结构通过焊接的形式连接，在不同方向的波浪作用下，能保持同样的受力状态，提高结构的可靠度；
所述的气室(2)由直径相同的圆柱环体(1)和半球环体(3)组成，半球环体(3)位于圆柱环1体上；半球环体(3)上部设有气孔管道(5)，气孔管道(5)与空气透平发电装置(6)连接，空气透平发电装置(6)在双向气流作用下均能同向旋转，气体通过气孔管道(5)进入和排出气室(2)时都能发电；
使用时，圆柱环体(1)内部水面、圆柱环体(1)及半球环体(3)共同组成气室(2)；在波浪作用下，波浪经过圆柱环体(1)底部透射进入圆柱环体(1)形成上下振荡的水柱，水柱上下振动迫使气室(2)内部气体压缩和膨胀，往复通过气室(2)顶部的气孔管道(5)推动空气透平发电装置(6)旋转发电。
2.根据权利要求1所述的一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的海洋平台桩基结构(7)设置在圆柱环体(1)中轴线上，能有效减少气室内部水面晃荡。
3.根据权利要求1或2所述的一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的单桩基波能发电装置之间设置横撑(9)，增加结构稳固性。
4.根据权利要求1或2所述的一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的圆柱环体(1)、半球环体(3)、气孔管道(5)均由钢材制成。
5.根据权利要求3所述的一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的圆柱环体(1)、半球环体(3)、气孔管道(5)均由钢材制成。
6.根据权利要求1或2所述的一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的海洋平台桩基结构(7)为圆柱型钢管桩。
7.根据权利要求3所述的一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的海洋平台桩基结构(7)为圆柱型钢管桩。
8.根据权利要求4所述的一种导管架海洋平台集成波能发电装置，其特征在于，所述的海洋平台桩基结构(7)为圆柱型钢管桩。
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