CN109139343A - 一种利用波浪能的发电装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种利用波浪能的发电装置，包括浮动平台1、倾斜板3、液压油缸4、液‑液转换器5、高压蓄能器7、低压蓄能器8、水轮发电机组9,波浪能驱动倾斜板绕固定铰链向下转动，推动液压油缸的活塞杆压缩油缸，将高压油经管路注入液‑液转换器，通过液‑液转换器将高压油转化为高压水输出，高压水注入高压蓄能器，高压蓄能器将水蓄能，蓄能后的高压水经管路驱动水轮发电机组发电。本发明通过标准化、模块化设计，采用标准设备及标准材料，通过设置液‑液转换器，将高压油转换成高压水，使用所需启动压力低的水轮机进行发电。大幅度降低发电成本及新能源发电系统的投资造价。

Description

一种利用波浪能的发电装置及方法
技术领域
本发明涉及一种利用海岸海水波浪能发电的发电装置及方法。
背景技术
随着世界经济的发展、人口的激增、社会的进步，人们对能源的需求日益增长。化石能源大量消耗带来的温室效应正在给人类的生存以极大的挑战。而占地球表面积70%的广阔海洋，集中了97%的水量，蕴藏着大量的能源。其中，海水波浪能由于开发过程中对环境影响最小且以机械能的形式存在，是品位最高的海洋能。据估算，全世界波浪能的理论值约为700亿kW量级，是现在世界发电量的数百倍，有着广阔的商用前景，因而也是各国海洋能研究开发的重点。
海水发电系统面临的问题不是如何发电，能不能发出电的问题，而是如何降低发电成本、如何降低海水发电系统投资造价的问题。本发明就是针对这个核心问题而开展的。
与本发明相近似的方案有专利2016101599669，也是利用海水波浪推动钢板，其结构设计上采用了大量的齿轮传动，在杠杆的力点处安置发电机,在杠杆的重力点处安置传动飞轮,利用海浪为动力驱动杠杆上下运动，再经过齿轮传动使发电机运转发电。该方案长时间使用可能会因锈蚀影响机构间的传动，需要较高的维护成本，灵活性差，投资造价较高。
现有技术使用的液压马达进行发电启动压力较高，从油缸经过海浪加压的油压难以启动液压马达的转动，造成发电系统的投资造价高。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种利用海岸海水波浪能发电的装置，通过标准化、模块化设计，采用标准设备及标准材料，大幅度降低发电成本及新能源发电系统的投资造价。
本发明是一种利用波浪能的发电装置，包括浮动平台1、倾斜板3、液压油缸4、液-液转换器5、高压蓄能器7、低压蓄能器8、水轮发电机组9,所述倾斜板3通过固定铰链固定在海上浮动平台1上，同时倾斜板3与液压油缸4的活塞杆通过铰链铰接，液压油缸4的出油口通过管路与液-液转换器5的油腔进油口联通，液-液转换器5的水腔出水口通过管路与高压蓄能器7联通，高压蓄能器7通过管路与水轮发电机组9的进水口联通，水轮发电机组9的排水口通过管路与低压蓄能器8联通，低压蓄能器8的出水口通过管路与液-液转换器5的水腔的进水口联通，液-液转换器5的油腔出油口通过管路与液压油缸4的回油口联通。
优选的，所述倾斜板为钢板。
优选的，所述高能储能器和低能储能器为皮囊式蓄能器。
本发明是一种利用波浪能进行发电的方法，波浪能驱动倾斜板绕固定铰链向下转动，推动液压油缸的活塞杆压缩油缸，将高压油经管路注入液-液转换器，通过液-液转换器将高压油转化为高压水输出，高压水注入高压蓄能器，高压蓄能器将水蓄能，蓄能后的高压水经管路驱动水轮发电机组发电，水轮发电机将排出的水注入低压蓄能器，低压蓄能器再将水蓄能后经管路注入液-液转换器的水腔中，通过液-液转换器将压力水转化为压力油输出经管路注入至液压油缸推动倾斜钢板向上转动复位，完成从海水波浪能到电能的转化。
优选的，所述倾斜板为钢板。
优选的，所述高能储能器和低能储能器为皮囊式蓄能器。
本发明的有益技术效果在于：通过标准化、模块化设计，采用标准设备及标准材料，通过设置液-液转换器，将高压油转换成高压水，使用所需启动压力低的水轮机进行发电。大幅度降低发电成本及新能源发电系统的投资造价。
附图说明
图1：本发明的结构示意图。
图2：本发明液-液转换器结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1-2所示，本发明是一种利用海岸海水波浪能发电的装置包括海上浮动平台1，锚索2，安装在平台上的倾斜钢板3、液压油缸4、液-液转换器5、高压蓄能器7、低压蓄能器8、水轮发电机组9及连接各设备的油管、水管和控制阀。
本发明中海上浮动平台1是一种标准模块化浮动平台，包括设备安装面、浮力体、平台连接装置和系泊装置，其中，设备安装面制成标准面积的混凝土结构或钢结构，浮力体截面形状为三角形的腔体结构，腔体内填充轻质泡沫非水溶性材料，浮力体和设备安装面通过螺栓连接成一个整体，浮动平台架设在海岸附近通过锚索与岸柔性连接。
本发明中倾斜钢板3通过固定铰链固定在海上浮动平台1上，同时倾斜钢板3与液压油缸4的活塞杆端部通过铰链铰接，倾斜钢板3在绕固定铰链向下转动时带动油缸4的活塞杆向下动作。液压油缸4的出油口通过管路、单向阀6与液-液转换器5的进油口联通，液-液转换器5出水口通过管路、单向阀6与高压蓄能器7联通，高压蓄能器7通过管路与水轮发电机组9的进水口联通，水轮发电机组9的排水口通过管路、单向阀6与低压蓄能器8联通，低压蓄能器8通过管路、单向阀6与液-液转换器5的进水口联通，液-液转换器5的出油口通过管路、单向阀6与油缸4的回油口联通。
在海水水平向岸方向的波浪能冲击作用下，使浮动平台产生向岸方向的倾斜，设置在浮动平台上的倾斜钢板3绕海上浮动平台1上的固定铰链向下转动时推动油缸4的活塞杆压缩油缸4，高压油经油缸4出油口、管路及单向阀6注入液-液转换器5的油腔，液-液转换器5将高压油转换为高压水输出，高压水经液-液转换器5出水口通过管路及单向阀6注入高压蓄能器7中，高压蓄能器7将水压能蓄积，蓄能后的高压水经管路注入水轮发电机组9发电，水轮发电机组9排出的水经管路送至低压蓄能器8蓄能，低压蓄能器8将水压能蓄积，蓄能后的水经管路及单向阀6注入液-液转换器5的水腔中，液-液转换器5将水转换为液压油输出，液压油经液-液转换器5出油口、管路及单向阀6进入油缸4，进入油缸4的液压油推动活塞杆带动倾斜钢板3向上转到完成复位，以上完成一个从海水波浪能到电能的转化的循环过程。
所述液-液转换器是将流进液-液转换器的一种液体的内能，转换成另一种液体的内能流出，完成流进流出液体之间的互换及能量的转换。本发明的液-液转换器用于油向水转换和水向油转换。将液压油缸注入的高压油转换成高压水注入高压储能器中。并且将经低压储能器蓄能后的水注入液-液转换器5转换为液压油输出。通过设置液-液转换器，将高压油转换成高压水，使用水轮机进行发电。解决现有技术使用的液压马达进行发电启动压力较高的问题。通常，如果使用液压马达进行发电，油压要达到6Mpa左右才能启动液压马达。而水轮机发电则需要水压0.6MPA（即60米水头）。同一个波浪能给装置的压力是一样的，装置产生的压力和流量是不变的，由于水轮机需要的启动压力低。因此利用水轮机发电较液压马达发电相同功率下需要的介质压力（即水头）低，流量高，在相同海浪提供能量下，油缸中产生的流量不变，但是产生压力可以使水轮机转动同时带动发电机。
所述高压蓄能器和低压蓄能器是将流进蓄能器的液体中的压力能被转化为蓄能器中介质的内能，当系统压力低于蓄能器内部压力时，蓄能器中的液体在压力的作用下返回外部系统，起到蓄能器储能和释放能量的作用。
本发明的高压储能器和低压储能器均为标准皮囊式蓄能器，预先设定蓄能器的工作压力，当向蓄能器注入高压水时，挤压缩蓄能器内的皮囊，皮囊内的气体介质被压缩将液压能以气体内能的方式蓄积起来。所述低压蓄能器预先设定其输出水压是可以推动油缸及摆板完成复位。所述高压蓄能器与低压蓄能器预先设定不同蓄能压力，两者液压差可以驱动水轮机。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种利用波浪能的发电装置，其特征在于，包括浮动平台、倾斜板、液压油缸、液-液转换器、高压蓄能器、低压蓄能器、水轮发电机组,所述倾斜板通过固定铰链固定在海上浮动平台上，倾斜板与液压油缸的活塞杆通过铰链铰接，液压油缸的出油口通过管路与液-液转换器的油腔进油口联通，液-液转换器的水腔出水口通过管路与高压蓄能器联通，高压蓄能器通过管路与水轮发电机组的进水口联通，水轮发电机组的排水口通过管路与低压蓄能器联通，低压蓄能器的出水口通过管路与液-液转换器的水腔的进水口联通，液-液转换器的油腔出油口通过管路与液压油缸的回油口联通。
2.根据权利要求1所述的一种利用波浪能的发电装置，其特征在于，所述倾斜板为钢板。
3.根据权利要求1所述的一种利用波浪能的发电装置，其特征在于，所述高能储能器和低能储能器为皮囊式蓄能器。
4.一种利用波浪能进行发电的方法，其特征在于，波浪能驱动倾斜板绕固定铰链向下转动，推动液压油缸的活塞杆压缩油缸，将高压油经管路注入液-液转换器，通过液-液转换器将高压油转化为高压水输出，高压水注入高压蓄能器，高压蓄能器将水蓄能，蓄能后的高压水经管路驱动水轮发电机组发电，水轮发电机将排出的水注入低压蓄能器，低压蓄能器再将水蓄能后经管路注入液-液转换器的水腔中，通过液-液转换器将压力水转化为压力油输出经管路注入至液压油缸推动倾斜钢板向上转动复位，完成从海水波浪能到电能的转化。
5.根据权利要求4所述的一种利用波浪能进行发电的方法，其特征在于，所述倾斜板为钢板。
6.根据权利要求5所述的一种利用波浪能进行发电的方法，其特征在于，所述高能储能器和低能储能器为皮囊式蓄能器。
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