CN110439732A - 波浪能采集与传输方法及风浪互补能源集成方法 - Google Patents

Abstract

波浪能采集与传输方法及风浪互补能源集成方法，属于可再生能源利用领域，为了解决波浪能双向采集，且能供给发电机同一个方向的连续转动的传动问题，在一个垂向波动方向，齿条在该垂向波动方向移动，齿条双侧的转动齿轮均相应的转动，且两个转动齿轮中有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该转动方向的转动传递给相应的变向齿轮，且该变向齿轮将转动通过与其啮合的传动齿轮传递给发电机的转轴，效果是实现了通过齿条和齿轮对于波浪能双向的采集。

Description

波浪能采集与传输方法及风浪互补能源集成方法

技术领域

本发明属于可再生能源利用领域，涉及一种风能-波浪能为一体的风浪互补能源集成装置，特别是一种通过固定式导管架结构为基础将风能和波浪能相结合的可再生能源发电系统。

背景技术

当今化石能源急剧短缺，环境污染、气候变化等问题愈加严重。为解决上述问题，各国政府积极推进可再生能源技术的发展。我国幅员辽阔，西部地区以及沿海地区风能资源储备居于全球前列，大力开发风电资源已成为解决我国能源短缺以及环境污染等问题的重要途径。与陆上风能相比，海上风能具有更加丰富的风资源而且风品质较好，不受地形影响，是未来中国风电发展的主要方向，也符合我国发展能源节约型和环境友好型社会的战略需求。风浪具有天然的相关性，在风能丰富的地区通常蕴藏丰富的波浪能。然而由于波浪能发电装置能量转化率低，发电成本较高，可靠度相对较低，在一定程度上限制了其商业化发展。目前，风能开发的技术相对较为成熟。在中等水深海域，导管架式风机支撑结构因其具有刚度大，安装方便，经济性较好等优势，逐渐成为海上风电开发的最佳选择。虽然周期性波浪产生的电能不稳定、不连续,但在海风的作用下波浪会由随机的湍流变成有规律的脉冲流，这为实现风能-波浪能的综合利用提供了可能。多能互补是综合利用海洋可再生能源的有效途径。将海上风力发电和波浪能发电相结合，共用支撑结构和输电系统，可以有效地提高资源的利用率，提高发电效率，从而提高海洋可再生能源发电系统的经济性、降低成本，推动其商业化发展。

对于发电机来说，通过旋转其电机转轴而将机械能转化为电能，需要对发电机要求的同一个方向实施比较连续的转动，而对于波浪能，其具有上、下两个方向的波动，通常会导致对于齿条、齿轮，上、下移动必然导致一个齿轮具有两个方向的旋转，因而，无法满足发电机需求的同一个方向实施比较连续的转动，而若对于牺牲一个方向能量采集，仅在上、下一个方向时采集波浪能，从而仅在一个方向旋转齿轮，可以进行能量采集并传输，然而，使得波浪能的资源使用配置不合理，不能物尽其用，且电机发电波动性影响较大。

发明内容

为了解决波浪能双向采集，且能供给发电机同一个方向的连续转动的传动问题，本发明提出如下技术方案：一种波浪能采集与传输方法，包括：

S1.来浪通过上下推动可动浮子促使可动浮子随波浪产生垂向运动，并限制传导杆的水平移动；可动浮子随波运动而导致的竖向运动由传导杆传递给齿条，齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮；

S2.在一个垂向波动方向(例如向上运动)，齿条在该垂向波动方向移动，齿条双侧的转动齿轮与齿条啮合，均相应的转动，且两个转动齿轮中其中一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该转动方向的转动传递给相应的变向齿轮，且该变向齿轮将转动通过与其啮合的传动齿轮传递给发电机的转轴；在相反的垂向波动方向(例如向下运动)，两个转动齿轮中的另一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该转动方向的转动传递给相应的变向齿轮，且该变向齿轮将转动通过与其啮合的传动齿轮传递给发电机的转轴；对于齿条两个相反的垂向波动方向，能够传动转动的两个转动齿轮不同，但最终传递给相应的变向齿轮的转动方向相同。

本发明还涉及一种风浪互补能源集成方法，对于海上发电，使用所述的波浪能采集与传输方法，将波浪能转化电能，且通过风力发电机产生的电能一同输送至电网。

有益效果：波浪能采集与传输方法中，齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮，两个转动齿轮中仅有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该方向的转动传递给相应的变向齿轮，通过该手段，两个相对的转动齿轮，通过单向轴承的转动方向与其转动方向是否一致，而决定两个转动齿轮一个在波浪向上时进行旋转传递，而一个在波浪向下时进行旋转传递，实现了通过齿条和齿轮对于波浪能双向的采集，且可以通过一个齿条完成，对于电机转轴能实现同一个方向实施比较连续的转动，波浪能利用率高。风浪互补能源集成方法中，将风力发电机与波浪能发电装置集成，从而使得两种发电方式能够互补使用，对于海面发电，能够对于发电资源充分利用，

附图说明

图1是风浪互补能源集成装置的整体结构示意图；

图2是风浪互补能源集成装置的局部连接主视图；

图3是风浪互补能源集成装置的双齿轮变向器的内部结构图；

图4是风浪互补能源集成装置的核心工作原理图；

图5是风浪互补能源集成装置的承重板结构连接图。

图中：1风机；2塔筒；3波浪能装置；4导管架基础；5可动浮子；6传导杆；7齿条；8转动齿轮；8-1转动齿轮一，8-2转动齿轮二，9双齿轮变向器；10变向齿轮；10-1变向齿轮一；10-2变向齿轮二；11传动齿轮；12发电机；13支撑平台；14套筒孔；15吊索；16支撑板；17单向轴承；18传动轴。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成装置，包括导管架支撑基础、风力发电机、波浪能发电装置，导管架支撑基础的部分架体位于海平面以下并固定在海床，架体顶端部安装风力发电机，位于海面以上的架体，其安装波浪能发电装置，且其安装高度使波浪能发电装置的收集波浪能的结构能位于海面区域，且风力发电机及波浪能发电装置的电能输出连接同一电网。通过导管架支撑基础，将风力发电机与波浪能发电装置集成，从而使得两种发电方式能够互补使用，对于海洋能发电，能够对于海洋资源充分利用，且风力发电和波浪发电在空间呈垂向排布，空间利用率高，且适合两种能源的收集。

作为技术方案的补充，如图1所示，所述的集成装置包括风机1、波浪能发电装置3、塔筒2，且由塔筒2支撑风机1，使得其位于海面上方区域，且具有一定高度(所述的一定高度，即满足高于海面，且高度达到风力发电机安装要求)。在该方案中，能够保证风机位于其风能收集较为充分的高度。

作为技术方案的补充，如图1所示，所述的波浪能发电装置3通过支撑平台13固定安装在导管架支撑基础的架体，且在支撑平台13的至少一侧安装波浪能发电装置。在一种优选方案中，两组波浪能发电装置位于支撑平台相对的两侧，该方案通过支撑平台，将波浪能发电装置能够固定在其波浪能收集较为恰当的位置，方便且能够较为充分的收集能源，该方案中，设置多组波浪能发电装置，能够对于能源较大限度的收集。

作为技术方案的补充，如图2-5所，所述的波浪能发电装置，包括可动浮子5、传导杆6、齿条7，可动浮子5漂浮于海面，且在垂向与传导杆6的一端连接，所述的传导杆6贯穿支撑平台13的套筒孔14，并被套筒孔14限位以随可动浮子5发生垂向运动，传导杆6的另一端在垂向连接具有双面啮合齿的齿条7，齿条7的每一面的啮合齿具有与其啮合配合的转动齿轮8，包括转动齿轮一8-1与转动齿轮二8-2，转动齿轮一8-1通过传动轴18和单向轴承13与变向齿轮一10-1相连，转动齿轮二8-2通过传动轴18和单向轴承13与变向齿轮二10-2相连，且两个单向轴承13的自由转动方向相反，传动齿轮11位于变向齿轮一10-1与变向齿轮二10-2间，且与两个变向齿轮10啮合配合，且传动齿轮11与发电机12的转轴通过二者间的传动轴相连。在该方案中，齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮，两个转动齿轮中仅有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该方向的转动传递给相应的变向齿轮，通过该手段，两个相对的转动齿轮，通过单向轴承的转动方向与其转动方向是否一致，而决定两个转动齿轮一个在波浪向上时进行旋转传递，而另一个转动齿轮在波浪向下时进行旋转传递，实现了通过齿条和齿轮对于波浪能双向的采集，且可以通过一个齿条完成，对于电机转轴能实现同一个方向实施比较连续的转动，波浪能利用率高。

作为技术方案的补充，支撑平台13为水平的台面，在其边侧具有朝向海面的竖向折板，竖向折板包括竖向板和位于竖向板下端的横板，在横板开出套筒孔14，传导杆6贯穿横板开出的套筒14，竖板的高度约为传导杆6高度的一半(其中所述的约即表示本数偏差的上、下10％内波动)，且传导杆6、齿条7的宽度小于横板宽度。在该方案中，通过竖向折板限制传导杆的水平移动，使得齿条实现了竖直方向的上、下移动，其不会使得转动齿轮与齿条发生蹿位的情形，且使得转动齿轮的转动圈数能够较为理想，能源利用效果好，且对于传导杆等高度和宽度关系的设定，使得传导杆在该空间中其竖直移动的距离较大，对于波浪能，能充分的传递给其竖向移动，能源收集效果好。

作为技术方案的补充，架体由四根导管架组成，四根导管架贯穿支撑平台并将支撑平台13固定在四根导管架，在平台四角用吊索15与导管架支撑基础4的四根导管架相连，发电机12安装在支撑平台13的四根导管架间的位置；主要由变向齿轮一10-1、变向齿轮二10-2、传动齿轮11组成双齿轮转向器，其安装在支撑平台的发电机与齿条之间的位置；转动齿轮一8-1与变向齿轮一10-1相连的传动轴，以及转动齿轮二8-2与变向齿轮二10-2相连的传动轴，被支撑柱所支撑，且支撑柱安装在支撑平台13的双齿轮转向器9与齿条7之间的位置。

实施例2：本实施例提供一种波浪能采集与传输系统，为了解决波浪能双向采集，且能供给发电机同一个方向的连续转动的传动问题，包括可动浮子5、传导杆6、齿条7，可动浮子5漂浮于海面，且在垂向与传导杆6的一端连接，所述的传导杆6贯穿支撑平台13的套筒孔14，并被套筒孔14限位以随动可动浮子5垂向运动，传导杆6的另一端在垂向连接具有双面啮合齿的齿条7，齿条7的每一面的啮合齿具有与其啮合配合的转动齿轮8，包括转动齿轮一8-1与转动齿轮二8-2，转动齿轮一8-1通过传动轴18和单向轴承13与变向齿轮一10-1相连，转动齿轮二8-2通过传动轴18和单向轴承13与变向齿轮二10-2相连，且两个单向轴承13的自由转动方向相反，传动齿轮11与变向齿轮10啮合配合。作为优选方案，变向齿轮11位于变向齿轮一与变向齿轮二间，且两个变向齿轮均与一个传动齿轮11啮合配合，齿轮11与发电机的转轴通过传动轴相连，当然，各自的变向齿轮可以分别与不同的传动齿轮啮合，然而，会导致设备成本增加，且占用空间。在该方案中，齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮，两个转动齿轮中仅有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该方向的转动传递给相应的变向齿轮，通过该手段，两个相对的转动齿轮，通过单向轴承的转动方向与其转动方向是否一致，而决定两个转动齿轮一个在波浪向上时进行旋转传递，而一个在波浪向下时进行旋转传递，实现了通过齿条和齿轮对于波浪能双向的采集，且可以通过一个齿条完成，对于电机转轴能实现同一个方向实施比较连续的转动，波浪能利用率高。

作为技术方案的补充，支撑平台13为水平的台面，在其边侧具有朝向海面的竖向折板，竖向折板包括竖向板和位于竖向板下端的横板，在横板开出套筒孔14，传导杆6贯穿横板开出的套筒孔14，竖板的高度约为传导杆6高度的一半(其中所述的约即表示本数偏差的上、下10％内波动)，且传导杆6、齿条7的宽度小于横板宽度。在该方案中，通过竖向折板限制传导杆的水平移动，使得齿条实现了竖直方向的上、下移动，其不会使得转动齿轮与齿条发生蹿位的情形，且使得转动齿轮的转动圈数能够较为理想，能源利用效果好，且对于传导杆等高度和宽度关系的设定，使得传导杆在该空间中其竖直移动的距离较大，对于波浪能，能充分的传递给其竖向移动，能源收集效果好。

作为技术方案的补充，架体由四根导管架组成，四根导管架贯穿支撑平台并将支撑平台13固定在四根导管架，在平台四角用吊索15与导管架支撑基础4的四根导管架相连，传动齿轮11与发电机的转轴通过传动轴相连，发电机12安装在支撑平台13的四根导管架间的位置；主要由变向齿轮一10-1、变向齿轮二10-2、传动齿轮11组成双齿轮转向器，其安装在支撑平台的发电机与齿条之间的位置；转动齿轮一8-1与变向齿轮一10-1相连的传动轴，以及转动齿轮二8-2与变向齿轮二10-2相连的传动轴，被支撑柱所支撑，且支撑柱安装在支撑平台13的双齿轮转向器9与齿条7之间的位置。进一步的，双齿轮转向器包括齿轮10-1、齿轮10-2、齿轮11及壳体，齿轮10-1、齿轮10-2、齿轮11位于壳体内部。在该方案中，能充分保证装置运行的稳定性，且对于空间利用率较高，结构更为紧凑。

实施例3：本实施例提供一种波浪能采集与传输方法，其可也使用实施例2中所述的系统，当然也可以选用本实施例中在方法中说明了实施该方法的构造的系统实现，具体方法如下：来浪通过上下推动可动浮子5促使可动浮子5随来浪波动，传导杆6竖直被支撑平台的套筒孔所限位，使得套筒孔的孔径稍大于传导杆6的直径(其中所述的稍即表示本数偏差的上、下15％内波动)，传导杆6在水平移动受限，导致可动浮子5波动的竖向运动由传导杆6传递给齿条，而位于齿条两侧且与齿条啮合的齿轮8-1与齿轮8-2，在齿条竖直向上或向下移动时，而相应的转动；

作为技术方案的补充，在一个垂向波动方向，齿条在该垂向波动方向移动，齿条双侧的转动齿轮均相应的转动，且两个转动齿轮中有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该转动方向的转动传递给相应的变向齿轮，且该变向齿轮将转动通过与其啮合的传动齿轮传递给发电机的转轴；在相反的垂向波动方向，两个转动齿轮中的另一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该转动方向的转动传递给相应的变向齿轮，且该变向齿轮将转动通过与其啮合的传动齿轮传递给发电机的转轴；对于两个相反的垂向波动方向，能够传动转动的两个转动齿轮不同，但传递给相应的变向齿轮的转动方向相同。

由上述方案，对于发电机来说，通过旋转其电机转轴而将机械能转化为电能，需要对发电机要求的同一个方向实施比较连续的转动，而对于波浪能，其具有上、下两个方向的波动，通常会导致对于齿条、齿轮，上、下移动必然导致一个齿轮具有两个方向的旋转，因而，无法满足发电机需求的同一个方向实施比较连续的转动，而若对于牺牲一个方向能量采集，仅在上、下一个方向时采集波浪能，从而仅在一个方向旋转齿轮，可以进行能量采集并传输，然而，使得波浪能的资源使用配置不合理，不能物尽其用，且电机发电波动性影响较大。

本发明提出的限制传导杆的水平移动，使得齿条实现了竖直方向的上、下移动，其不会使得转动齿轮与齿条发生蹿位的情形，且使得转动齿轮的转动圈数能够较为理想，能源利用效果好；齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮，两个转动齿轮中仅有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该方向的转动传递给相应的变向齿轮，通过该手段，两个相对的转动齿轮，通过单向轴承的转动方向与其转动方向(波浪向上、向下)是否一致，而决定两个转动齿轮一个在波浪向上时进行旋转传递，而一个在波浪向下时进行旋转传递，实现了通过齿条和齿轮对于波浪能双向的采集，且可以通过一个齿条完成，对于电机转轴能实现同一个方向实施比较连续的转动，波浪能利用率高。

也就是说，无论来浪是向上波动还是向下波动，在一个垂向波动方向，两个转动齿轮均通过齿条的竖直移动而旋转，然而，两个转动齿轮因位于齿条的两个侧面，因而是相对设置的齿轮，则其在一个垂向波动方向的转动是相反的时针方向，即转动方向相反，对于同一个转动齿轮，在两个垂向波动方向，其转动方向也是相反的，由于两个转动齿轮通过两个自由转动方向相反的轴承与两个相应的变向齿轮相连，若对于两个转动齿轮只允许一个转动方向可传动，则一个垂向波动方向，仅有一个转动齿轮能够传动，且每个垂向波动方向都具有转动齿轮传动，且转动方向与传动的转动方向是一致的。

作为技术方案的补充，具体方案如下：

在一个垂向波动方向(向上)，两个转动齿轮以相反的方向转动，第一转动齿轮以逆时针方向转动，第二齿轮以顺时针方向转动；

第一转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向一致，因而可向其相应的第一变向齿轮传动逆时针方向的转动，第二转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向不一致，因而其并不向其相应的第二变向齿轮传动。

第一变向齿轮将该逆时针的转动传动给与其啮合的传动齿轮，传动齿轮的转动方向是顺时针方向；

传动齿轮将顺时针方向的转动传动给电机转轴，作为优选方案，两个变向齿轮与同一个传动齿轮啮合，因而，传动齿轮同时将该顺时针方向的转动传动给与其啮合的第二传动齿轮，且第二传动齿轮的转动方向是逆时针方向；

在相反的垂向波动方向(向下)，两个转动齿轮以相反的方向转动，第一转动齿轮以顺时针方向转动，第二齿轮以逆时针方向转动；

第二转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向一致，因而可传递与其相应的逆时针方向的转动，第一转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向不一致，因而其并不向其相应的第一变向齿轮传动。

第二变向齿轮将该逆时针方向的转动传动给与其啮合的传动齿轮，传动齿轮的转动方向是顺时针方向；

传动齿轮将顺时针方向的转动传动给电机转轴，作为优选方案，两个变向齿轮与同一个传动齿轮啮合，因而，传动齿轮同时将该顺时针方向的转动传动给与其啮合的第一传动齿轮，且第一传动齿轮的转动方向是逆时针方向。

在本实施例中，第一方向是逆时针方向，第二方向是顺时针方向，然而，还可以通过调整齿轮的齿向，使得第一方向是顺时针方向，第二方向是逆时针方向，也就是说明上述实施例中，垂向波动方向包括垂向向上的波动方向和垂向向下的波动方向，是两个相反的方向。若第一方向为顺时针方向，则第二方向为逆时针方向，若第一方向为逆时针方向，则第二方向为顺时针方向。

实施例4：一种风浪互补能源集成方法，对于海上发电，使用实施例3中任一项所述的波浪能采集与传输方法，将波浪能转化电能，且通过风力发电机产生的电能一同输送至电网。

实施例5：一种基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成发电系统，作为单独的一种实施例，或者是对于实施例1方案的补充，在海洋中建立风能、波浪能于一体的集成装置，使二者共享支撑结构和电力传输系统。该装置能有效地提高空间利用率、可再生资源利用率以及能量的转化率，在一定程度上降低了成本，具有较高的实用性。

具体方案是：包括风力发电系统和波浪能发电系统：

所述的风力发电系统包括风机1、塔筒2、导管架支撑基础4(导管架支撑)和电力传输系统；作为优选方案，所述的风机1为兆瓦级水平轴风力发电机，其通过塔筒2与导管架支撑基础4相连，导管架支撑基础4固定于海床；

所述的波浪能发电装置3为垂直往复式波浪能转换装置，该装置包括波浪能采集系统和发电系统。波浪能采集系统由可动浮子5、传导杆6、齿条7三部分组成，位于海平面附近。可动浮子5通过其上部的传导杆6与齿条7相连，其中传导杆6插入由矩形支撑平台13两翼向下伸出的套筒孔14中；齿条7与位于该齿条两侧的两个旋转齿轮8相啮合，从而将浮子5的动能转化为齿轮8的机械能。为提高能量利用率，设置两套波浪能发电装置对称布置在导管架两侧安装在支撑平台13上。

为最大限度的捕获波浪能，所述的可动浮子5的形状采用半球形曲面。

发电系统由矩形支撑平台13、齿轮8、双齿轮变向器9和发电机12构成。位于导管架内侧的两个电机间的轴向方向与波浪能采集系统的浮子5运动方向(齿条7的运动方向)垂直。矩形支撑平台13通过螺栓与导管架支撑基础4的导管架相连，为了加强支撑平台13的稳定性，在平台四角用吊索15与导管架支撑基础4的四个导管架的腿相连，电机12、双齿轮变向器9分别通过各自下部的支撑架与矩形支撑平台13固定。通过传导杆6将固定于套筒孔14上的齿条7与齿轮8相啮合，双侧的转动齿轮8与传动轴18直接相连，传动轴18通过单向轴承17与双齿轮变向器9内的齿轮10相连，两个齿轮10与齿轮11直接啮合，齿轮11与发电机12通过转轴连接。浮子5受波浪荷载作用沿垂直方向往复运动，进而带动齿条7进行往复运动。齿条7带动齿条两侧齿轮8进行双向往复转动，齿轮8的双向转动通过单向轴承17转化为齿轮10的单向转动，两个齿轮10的单向转动通过齿轮啮合转化为齿轮11的单向转动，进而推动发电机12发电。

对于上述方案，其效果如下：导管架基础风机施工便利、建造成本低、适用水深范围广；同时收集风能和波浪能进行发电，有效的提高发电效率，降低发电成本；波浪能发电装置通过螺栓和吊索与承重板固定在导管架基础上，没有对原有的风机基础结构进行损坏与改变，可有效保证风机的安全运行；两套波浪能发电装置对称分布于导管架基础的两侧，不仅可以提高波浪能系统的发电量，还可保证系统的稳定性；结构上设计合理，施工方案技术成熟。

实施例6：如图1、2所示，水平轴的风机1通过塔筒2及导管架基础4和海床相连。波浪能发电装置为垂直往复式波浪能转换装置，该装置包括两个系统，分别为捕能系统和发电系统。波浪能发电装置设在导管架基础海平面附近。捕能系统由可动浮子5、传导杆6、齿条7三部分组成，发电系统由矩形支撑平台13、齿轮8、双齿轮变向器9和发电机12构成。这两个系统分别通过矩形支撑平台13与导管架基础4相连接，尽量减少波浪能发电装置对原有风机导管架基础的损坏与改变。

如图2、图4和图5所示，齿条7与两侧的转动齿轮以啮合的方式连接，齿条7下部的传导杆6分别在导管架基础的两侧以穿过套筒孔14的方式与套筒孔14连接，这样可有效支撑可动浮子5的运动轨迹，确保其在波浪的作用下进行垂直方向的往复运动；在套筒孔14与支撑平台13之间加支撑板16以增加结构的稳定性；矩形支撑平台13通过螺栓以及平台四角加吊索15的方式与导管架4的四个腿连接，电机12和双齿轮变向器9通过各自下部的支撑架与平台13固定。两个齿轮8分别通过双齿轮变向器9和传动轴与发电机相连。

实施例1或6所述的装置的工作方法：风机1在风力作用下发出电能；来浪通过上下推动浮子5促使浮子5沿着传导杆6(竖直)的方向做往复运动，使齿条7也做往复运动，从而带动与之啮合的齿轮8的双向旋转运动，齿轮8的双向转动通过单向轴承17转化为齿轮10的单向转动，两个齿轮10的单向转动通过外齿轮啮合转化为齿轮11的单向转动(参考图4)，从而不断的推动发电机12发电，实现波浪能向电能的转化，电能通过风机1的传输系统和风能装置的产生的电能一同输送至电网。

基于固定式导管架基础的风浪互补能源集成系统的施工安装流程如下：首先，基于现有的海上风机导管架施工工艺，先将导管架基础4安装在海床上。在岸上将吊索系统、捕能系统和发电系统岸上组装，利用施工船将组装好的波浪能发电装置运送到指定装机位置，并进行安装。最后安装塔筒2和顶部风机1，完成能源集成发电系统的施工安装，组装的系统为实施例1或5所述的系统。

本发明采用的导管架支撑结构施工方便，成本较低；风力发电、波浪能发电在同一个支撑结构上完成，使二者共享支撑平台和电力传输配套系统，很大程度上降低了发电的成本；结构稳定合理。

作为优选方案：波浪能发电装置中齿条7下部的传导杆6分别在导管架基础的两侧以穿过套筒孔14的方式与套筒14孔连接，由于传导杆6下端的可动浮子5受波浪作用可竖直往复运动，因此必须保证两根传导杆6与插入的套筒孔轨道之间有足够小的摩擦系数，选择摩擦系数较小的材料。考虑到承重板体积较大，承重板不能采用实心结构，内部的构造进行掏空设计，并保证既减小承重板的质量，又能保证承重板的结构强度。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种波浪能采集与传输方法，其特征在于：

S1.来浪通过上下推动可动浮子促使可动浮子随来浪垂向波动，并限制传导杆的水平移动；可动浮子波动而导致的竖向运动由传导杆传递给齿条，齿条具有双侧啮齿，且齿条双侧均具有与齿条啮合的转动齿轮；

S2.在一个垂向波动方向，齿条在该垂向波动方向移动，齿条双侧的转动齿轮均相应的转动，且两个转动齿轮中有一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该转动方向的转动传递给相应的变向齿轮，且该变向齿轮将转动通过与其啮合的传动齿轮传递给发电机的转轴；在相反的垂向波动方向，两个转动齿轮中的另一个通过与其转动方向相同的单向轴承将该转动方向的转动传递给相应的变向齿轮，且该变向齿轮将转动通过与其啮合的传动齿轮传递给发电机的转轴；对于两个相反的垂向波动方向，能够传动转动的两个转动齿轮不同，但传递给相应的变向齿轮的转动方向相同。

2.如权利要求1所述的波浪能采集与传输方法，其特征在于：步骤S2具体为：

在一个垂向波动方向，两个转动齿轮以相反的方向转动，第一转动齿轮以第一方向转动，第二齿轮以第二方向转动；第一转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向一致，向其相应的第一变向齿轮传动第一方向的转动，第二转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向不一致，因而不向其相应的第二变向齿轮传动；第一变向齿轮将该第一方向的转动传动给与其啮合的传动齿轮，传动齿轮的转动方向是第二方向；传动齿轮将第二方向的转动传动给电机转轴；

在相反的垂向波动方向，两个转动齿轮仍以相反的方向转动，且各转动齿轮与上个垂向波动方向时的转动方向相反，第一转动齿轮以第二方向转动，第二齿轮以第一方向转动；第二转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向一致，向其相应的第二变向齿轮传动第一方向的转动，第一转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向不一致，其不向其相应的第一变向齿轮传动；第二变向齿轮将该第一方向的转动传动给与其啮合的传动齿轮，传动齿轮的转动方向是第二方向；传动齿轮将第二方向的转动传动给电机转轴。

3.如权利要求1所述的波浪能采集与传输方法，其特征在于：步骤S2具体为：在一个垂向波动方向，两个转动齿轮以相反的方向转动，第一转动齿轮以第一方向转动，第二齿轮以第二方向转动；第一转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向一致，向其相应的第一变向齿轮传动第一方向的转动，第二转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向不一致，其并不向其相应的第二变向齿轮传动；第一变向齿轮将该第一方向的转动传动给与其啮合的传动齿轮，传动齿轮的转动方向是第二方向；传动齿轮将第二方向的转动传动给电机转轴，且两个变向齿轮与同一个传动齿轮啮合，传动齿轮同时将该第二方向的转动传动给与其啮合的第二传动齿轮，且第二传动齿轮的转动方向是第一方向；

在相反的垂向波动方向，两个转动齿轮仍以相反的方向转动，且各转动齿轮与上个垂向波动方向时，其转动方向相反，第一转动齿轮以第二方向转动，第二齿轮以第一方向转动；第二转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向一致，向其相应的第二变向齿轮传动第一方向的转动，第一转动齿轮因其转动方向与其单向轴承的自由转动方向不一致，其并不向其相应的第一变向齿轮传动；第二变向齿轮将该第一方向的转动传动给与其啮合的传动齿轮，传动齿轮的转动方向是第二方向；传动齿轮将第二方向的转动传动给电机转轴，且两个变向齿轮与同一个传动齿轮啮合，传动齿轮同时将该第二方向的转动传动给与其啮合的第一传动齿轮，且第一传动齿轮的转动方向是第一方向；

其中：垂向波动方向包括垂向向上的波动方向和垂向向下的波动方向，是两个相反的方向。若第一方向为顺时针方向，则第二方向为逆时针方向，若第一方向为逆时针方向，则第二方向为顺时针方向。

4.一种风浪互补能源集成方法，其特征在于：对于海上发电，使用权利要求1-3任一项所述的波浪能采集与传输方法，将波浪能转化电能，且通过风力发电机产生的电能一同输送至电网。