CN113586342B - 振荡浮子式波浪能发电装置、方法和风浪能联合发电系统 - Google Patents

Abstract

振荡浮子式波浪能发电装置、方法和风浪能联合发电系统，属于海上可再生能源利用领域，为了解决海上可再生的波浪能源的利用问题，包括涡轮发电机，涡轮发电机室，承载涡轮发电机，气室，承载气体压缩装置，通过气体压缩装置产生压缩气体供给涡轮发电机室而驱动涡轮发电机叶片转动，振荡浮子，漂浮于水域中并将漂浮所存储的能量作用于气体压缩装置而对气体压缩并供给，效果是提高了波浪能利用效率。

Description

振荡浮子式波浪能发电装置、方法和风浪能联合发电系统

技术领域

本发明属于海上可再生能源利用领域，涉及一种新型的基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统，以半潜浮式平台为基础将风力发电和振荡浮子式波浪能装置相结合的联合发电系统。

背景技术

随着化石能源的枯竭和全球变暖环境问题的日益严重，清洁的海洋可再生能源如风能、波浪能和潮流能等正逐渐成为研究热点。海上风能发电领域发展迅速，成为海洋可再生能源发展最快的能源。随着海上风力技术迅速发展，海上风机规模也越来越大，离海岸越来越远，使得半潜浮式平台成为研究热点。波浪能是一种巨大的能量，但是能量转化效率低，单位发电成本较高，在一定程度上限制了其商业化。为了能有效地利用海上可再生能源，通过共享空间，支撑结构和输电基础设施，将两种装置结合起来，不仅能有效降低装置成本，而且也可提高海洋可再生能源的利用效率。

发明内容

为了解决海上可再生的波浪能源的利用问题，本发明提出如下技术方案：一种振荡浮子式波浪能发电装置，包括

涡轮发电机，

涡轮发电机室，承载涡轮发电机，

气室，承载气体压缩装置，通过气体压缩装置产生压缩气体供给涡轮发电机室而驱动涡轮发电机叶片转动，

振荡浮子，漂浮于水域中并将漂浮所存储的能量作用于气体压缩装置而对气体压缩并供给。

作为技术方案的补充，所述气体压缩装置包括至少一个活塞泵，活塞泵的腔由隔板分隔为第一腔和第二腔，且两腔在腔的后部连通，并仅在一腔中安装活塞杆，第一腔位于第二腔的上方，

第一腔和第二腔的前部安装气压控件，且第一腔和第二腔前部安装出气控件，

所述气压控件构造为在其所在腔内的空气压缩时所述气压控件关闭所在腔与外部空气连通的进气口，且另一腔的气压控件打开其所在腔与外部空气连通的进气孔，

所述出出气控件造为在一腔内的空气压缩时而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，且关闭另一腔与出气装置连通的出气口，

振荡浮子铰接于连接部，连接部与活塞杆连接。

作为技术方案的补充，所述气体压缩装置包括两个以上的活塞泵。

作为技术方案的补充，所述气体压缩装置，包括一个泵组，泵组包括第一活塞泵和第二活塞泵，第一活塞泵位于第二活塞泵的上方，

第一活塞泵的腔由隔板分隔为第一腔和第二腔，且两腔在腔的后部连通，第一腔中安装活塞杆，

第二活塞泵的腔由隔板分隔为第一腔和第二腔，且两腔在腔的后部连通，第二腔中安装活塞杆，

各活塞泵的第一腔位于第二腔的上方，

第一腔和第二腔的前部安装气压控件，且第一腔和第二腔前部安装出气控件，

所述气压控件构造为在其所在腔内的空气压缩时所述气压控件关闭所在腔与外部空气连通的进气口，且另一腔的气压控件打开其所在腔与外部空气连通的进气孔，

所述出气控件造为在一腔内的空气压缩时而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，且关闭另一腔与出气装置连通的出气口。

作为技术方案的补充，所述气压控件是中空柱体，柱体前端的底面开口，柱体后端的底面开口并由所述开口向外形成球笼，在柱体的中空内前后移动的压控球体，其构造成在活塞泵的一腔内的空气压缩时而向前端的底面开口移动，将该底面开口堵塞关闭，使所述一腔内与外部空气隔离；并在活塞泵的另一腔内的空气压缩时而所述一腔内的空气非压缩时而向后端的底面开口移动并位于球笼中，使该一腔内与外部空气连通并使外部空气通入所述一腔内。

作为技术方案的补充，所述出气控件是笼，笼的上下的两端对应活塞泵的上下的两个腔，在笼内上下移动的出气球体，其构造成在塞泵的一腔内的空气压缩时而自与所述一腔对应的笼的一端向与另一腔对应的笼的另一端移动，而使得出气球体与所述一腔的与出气装置连通的出气口分离而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，并与另一腔的与出气装置连通的出气口接触而关闭另一腔与出气装置连通的出气口。

作为技术方案的补充，所述的笼是弧形笼，弧形部分位于笼的上部与笼的下部间，弧形笼安装在出气装置内，且由出气装置将活塞泵的第一腔和第二腔的前部的出气口封闭在其内，使所述出气口只能通过出气装置与外部空气连通。

作为技术方案的补充，振荡浮子通过连接部连接气体压缩装置，连接部包括竖部和与竖部连接的横部，第一活塞泵的活塞杆的后端部连接在连接部的竖部的上端，第二活塞泵的活塞杆的后端部连接在连接部的竖部的下端，振荡浮子铰接于横部上，使振荡浮子的上浮和下降通过连接部传动于气体压缩装置的位于不同高度的两个活塞杆，使在振荡浮子的一个动作趋势中两个活塞杆具有前推和后拉的不同动作趋势，并归因于第一活塞泵与第二活塞泵的活塞杆位于不同级的腔内，而使第一活塞泵与第二活塞泵均处于气体压缩状态并喷射压缩气体，第一活塞泵的出气装置的喷射管为直口径喷射管，第二活塞泵的出气装置的喷射管为上曲的弯口径喷射管。

本发明还涉及一种发电方法，振荡浮子在水域中上浮或下降而引起活塞泵前推或后拉，使得一腔内的气体被压缩，压缩气体腔的气压控件的压控球体向前移动并位于中空柱体的前端的底面开口，使压缩气体腔内的空气不能通过前端的底面开口外排，出气控件的出气球体向非压缩空气腔的前部的出气口移动，并将其封闭，使压缩空气由压缩空气腔的前部的出气口喷射而推动涡轮发电机的叶片转动并发电，且非压缩空气腔的气压控件的压控球体向后移动并位于中空柱体的球笼中，使外部空气通入非压缩空气腔内。

本发明还涉及一种基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统，包括海上风电装置和振荡浮子式波浪能发电装置，所述的海上风电装置包括海上风力发电机、塔筒以及半潜浮式平台，海上风力发电机安装在塔筒的顶端部，半潜浮式平台包括浮箱、立柱、垂荡板以及锚链，所述浮箱由立柱支撑，立柱的底端部安装在垂荡板上，且立柱连接锚链，垂荡板和锚链安装在海床上，多个浮箱连接形成支撑塔筒的平台，所述的振荡浮子式波浪能发电装置安装在浮箱内，且其振荡浮子漂浮于水域中。

本发明的有益效果：本发明采用新型活塞泵，无论是浮子上升或下沉，活塞泵都能作用向涡轮发电机喷射压缩空气驱动其叶片转动而进行发电，提高了波浪能利用效率。

附图说明

图1是基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统的立体结构示意图。

图2是图1的侧视图。

图3是振荡浮子式波浪能发电装置示意图。

图4是活塞泵的工作原理示意图。

图5是气压控件内部结构示意图。

图6是出气控件内部结构示意图。

图中：1.海上风力发电机；2.塔筒；3.浮箱；4.振荡浮子式波浪能发电装置；5.立柱；6.垂荡板；7.锚链；8.外部空气出口；9.涡轮发电机；10.活塞泵中央输气口；11.外部空气进口；12.气压控件；13.出气控件；14.活塞泵；15.活塞杆；16.固定枢轴；17.T型杆；18.振荡浮子；19.涡轮发电机室；20.气室，21.第一腔，22.第二腔，23隔板，24.中空柱体，25.底面开口，26.球笼，27.压控球体，28.弧形笼，29.出气球体。

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式。在一种实施例中，如图3所示，一种振荡浮子式波浪能发电装置4，包括涡轮发电机、涡轮发电机室19、气室20和振荡浮子18，涡轮发电机室19承载涡轮发电机，气室20承载气体压缩装置，通过气体压缩装置产生压缩气体供给涡轮发电机室19而驱动涡轮发电机叶片转动，振荡浮子18漂浮于水域中并将漂浮所存储的能量作用于气体压缩装置而对气体压缩并供给。

在一种方案中，如图4所示，所述气体压缩装置是一个活塞泵14，活塞泵14的腔由隔板23分隔为第一腔21和第二腔22，且两腔在腔的后部连通，并仅在一腔中安装活塞杆15，第一腔21位于第二腔22的上方，第一腔21和第二腔22的前部安装气压控件12，且第一腔21和第二腔22前部安装出气控件13，所述气压控件12构造为在其所在腔内的空气压缩时所述气压控件12关闭所在腔与外部空气连通的进气口，且另一腔的气压控件12打开其所在腔与外部空气连通的进气孔，所述出气控件13造为在一腔内的空气压缩时而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，且关闭另一腔与出气装置连通的出气口，振荡浮子18铰接于连接部，连接部与活塞杆15连接。该装置作为一种独立的方案，解决了压缩喷射受限问题，气体压缩装置实现了任一活塞杆在任一腔内前推或后拉都可以将压缩气体喷射。

在一种方案中，如图5所示，所述气压控件12是中空柱体24，柱体前端的底面开口25，柱体后端的底面开口25并由所述开口向外形成球笼26，在柱体的中空内前后移动的压控球体27，其构造成在活塞泵14的一腔内的空气压缩时而向前端的底面开口25移动，将该底面开口25堵塞关闭，使所述一腔内与外部空气隔离；并在活塞泵14的另一腔内的空气压缩时而所述一腔内的空气非压缩时而向后端的底面开口25移动并位于球笼26中，使该一腔内与外部空气连通并使外部空气通入所述一腔内。球笼26可以被理解为球落入球笼26中，但不完全将球笼26的上的与腔连通的空隙完全遮挡，且球可以脱离球笼26移动回中空柱体24中。

在一种方案中，如图6所示，所述出气控件13是笼，笼的上下的两端对应活塞泵14的上下的两个腔，在笼内上下移动的出气球体29，其构造成在塞泵的一腔内的空气压缩时而自与所述一腔对应的笼的一端向与另一腔对应的笼的另一端移动，而使得出气球体29与所述一腔的与出气装置连通的出气口分离而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，并与另一腔的与出气装置连通的出气口接触而关闭另一腔与出气装置连通的出气口。

在一种方案中，如图6所示，所述的笼是弧形笼28，弧形部分位于笼的上部与笼的下部间，弧形笼28安装在出气装置内，且由出气装置将活塞泵14的第一腔21和第二腔22的前部的出气口封闭在其内，使所述出气口只能通过出气装置与外部空气连通。弧形笼28可以理解为有弧形通道使得出气球移动，且笼本身具有与外部连通的空隙。

在该实施例中，提供一种发电方法，振荡浮子18在水域中上浮或下降而引起活塞泵14前推或后拉，使得一腔内的气体被压缩，压缩气体腔的气压控件12的压控球体27向前移动并位于中空柱体24的前端的底面开口25，使压缩气体腔内的空气不能通过前端的底面开口25外排，出气控件13的出气球体29向非压缩空气腔的前部的出气口移动，并将其封闭，使压缩空气由压缩空气腔的前部的出气口喷射而推动涡轮发电机的叶片转动并发电，且非压缩空气腔的气压控件12的压控球体27向后移动并位于中空柱体24的球笼26中，使外部空气通入非压缩空气腔内。

由上述装置或方法述及的气体压缩装置的压缩喷射过程主要包括四种形式：

活塞杆15安装在第一腔21内，在活塞杆15后拉时，第一腔21的气压控件12的压控球体27向后移动并位于中空柱体24的球笼26中，外部空气通入第一腔21内；第二腔22因与第一腔21在后部连通，在活塞杆15后拉时，第二腔22内的空气被压缩，第二腔22的气压控件12的压控球体27向前移动并位于中空柱体24的前端的底面开口25，使第二腔22内的空气不能通过前端的底面开口25外排，第二腔22对应出气控件13的下端，并通过压缩空气将位于出气控件13的下端的出气球体29向上推动，使得出气球体29与第二腔22的与出气装置连通的出气口分离而打开第二腔22与出气装置连通的出气口，并使得出气球体29与第一腔21的与出气装置连通的出气口接触而关闭第一腔21与出气装置连通的出气口，使得只能通过第二腔22的出气口喷射压缩空气，且并不会有空气通过出气装置进入第一腔21内。

活塞杆15安装在第一腔21内，在活塞杆15前推时，第一腔21因与第二腔22在后部连通，第二腔22的气压控件12的压控球体27向后移动并位于中空柱体24的球笼26中，外部空气通入第二腔22内；在活塞杆15前推时，第一腔21内的空气被压缩，第一腔21的气压控件12的压控球体27向前移动并位于中空柱体24的前端的底面开口25，使第一腔21内的空气不能通过前端的底面开口25外排，第一腔21对应出气控件13的下端，并通过压缩空气将位于出气控件13的上端的出气球体29向下推动，使得出气球体29与第一腔21的与出气装置连通的出气口分离而打开第一腔21与出气装置连通的出气口，并使得出气球体29与第二腔22的与出气装置连通的出气口接触而关闭第二腔22与出气装置连通的出气口，使得只能通过第一腔21的出气口喷射压缩空气，且并不会有空气通过出气装置进入第二腔22内。

活塞杆15安装在第二腔22内，在活塞杆15前推时，第一腔21的气压控件12的压控球体27向后移动并位于中空柱体24的球笼26中，外部空气通入第一腔21内；第二腔22因与第一腔21在后部连通，在活塞杆15前推时，第二腔22内的空气被压缩，第二腔22的气压控件12的压控球体27向前移动并位于中空柱体24的前端的底面开口25，使第二腔22内的空气不能通过前端的底面开口25外排，第二腔22对应出气控件13的下端，并通过压缩空气将位于出气控件13的下端的出气球体29向上推动，使得出气球体29与第二腔22的与出气装置连通的出气口分离而打开第二腔22与出气装置连通的出气口，并使得出气球体29与第一腔21的与出气装置连通的出气口接触而关闭第一腔21与出气装置连通的出气口，使得只能通过第二腔22的出气口喷射压缩空气，且并不会有空气通过出气装置进入第一腔21内。

活塞杆15安装在第二腔22内，在活塞杆15后拉时，第一腔21因与第二腔22在后部连通，第二腔22的气压控件12的压控球体27向后移动并位于中空柱体24的球笼26中，外部空气通入第二腔22内；在活塞杆15后拉时，第一腔21内的空气被压缩，第一腔21的气压控件12的压控球体27向前移动并位于中空柱体24的前端的底面开口25，使第一腔21内的空气不能通过前端的底面开口25外排，第一腔21对应出气控件13的下端，并通过压缩空气将位于出气控件13的上端的出气球体29向下推动，使得出气球体29与第一腔21的与出气装置连通的出气口分离而打开第一腔21与出气装置连通的出气口，并使得出气球体29与第二腔22的与出气装置连通的出气口接触而关闭第二腔22与出气装置连通的出气口，使得只能通过第一腔21的出气口喷射压缩空气，且并不会有空气通过出气装置进入第二腔22内。

在另一种实施例中，所述气体压缩装置包括两个以上的活塞泵14。

特别是在该实施例的优选方案中，所述气体压缩装置，包括一个泵组，泵组包括第一活塞泵14和第二活塞泵14，第一活塞泵14位于第二活塞泵14的上方，第一活塞泵14的腔由隔板23分隔为第一腔21和第二腔22，且两腔在腔的后部连通，第一腔21中安装活塞杆15，第二活塞泵14的腔由隔板23分隔为第一腔21和第二腔22，且两腔在腔的后部连通，第二腔22中安装活塞杆15，各活塞泵14的第一腔21位于第二腔22的上方，第一腔21和第二腔22的前部安装气压控件12，且第一腔21和第二腔22前部安装出气控件13，所述气压控件12构造为在其所在腔内的空气压缩时所述气压控件12关闭所在腔与外部空气连通的进气口，且另一腔的气压控件12打开其所在腔与外部空气连通的进气孔，所述出出气控件13造为在一腔内的空气压缩时而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，且关闭另一腔与出气装置连通的出气口。

在该实施例的优选方案中的一种方案中，振荡浮子18通过连接部连接气体压缩装置，连接部包括竖部和与竖部连接的横部，第一活塞泵14的活塞杆15的后端部连接在连接部的竖部的上端，第二活塞泵14的活塞杆15的后端部连接在连接部的竖部的下端，振荡浮子18铰接于横部上，使振荡浮子18的上浮和下降通过连接部传动于气体压缩装置的位于不同高度的两个活塞杆15，使在振荡浮子18的一个动作趋势中两个活塞杆15具有前推和后拉的不同动作趋势，并归因于第一活塞泵14与第二活塞泵14的活塞杆15位于不同级的腔内，而使第一活塞泵14与第二活塞泵14均处于气体压缩状态并喷射压缩气体，第一活塞泵14的出气装置的喷射管为直口径喷射管，第二活塞泵14的出气装置的喷射管为上曲的弯口径喷射管。

在该实施例中，可以上、下并排设置多个活塞泵14，即两个以上的活塞泵14，本实施例以设置两个活塞泵14说明，第一活塞泵14和第二活塞泵14中的活塞杆15都只在一个腔内具有活塞杆15，在一种方案中，各活塞泵14的活塞杆15都安装在第一腔21或第二腔22内，即两个活塞杆15安装在同级腔内，而在另一种方案中，两个活塞杆15一个安装在第一腔21内，另一个安装在第二腔22内，即两个活塞杆15安装在不同级腔内。由本实施例上述内容可知，无论在活塞杆15安装在任何活塞腔内，且无论是前推或后来活塞杆15，对于一个活塞泵14都可以实现两个腔内必然有一个是压缩腔和一个非压缩腔，压缩腔必然会导致压缩喷气，即无论振荡浮子18上浮或下降都会导致压缩腔压缩喷气，因而在并排设置两个以上的活塞泵14时，各活塞泵14的活塞杆15位于同级腔或不同级腔，都可以实现同步排放压缩气体，多个活塞泵14的使用可以在一个波浪作用下都进行压缩空气喷射，提供了喷射效率和波浪能利用效率。

对于图4示出的不同级活塞泵14的结构，特别是可以理解的是，设置为同级活塞杆15，或者第一活塞泵14的活塞杆15为第二腔22的活塞杆15，第二活塞泵14的活塞杆15为第一腔21的活塞杆15，两个活塞杆15间的竖向距离差较小，而更大的距离差可以对前推或后拉产生更大的距离，波浪能利用效果将有所提高，因而，本实施例中使用的方案是第一活塞泵14的活塞杆15安装在第一腔21内，第二活塞泵14的活塞杆15安装在第二腔22内，增加两个活塞杆15的距离差，提高波浪能利用效果。

在一种实施例中，与上述实施例的区别在于，如图1所示，提出一种基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统，包括海上风电装置和振荡浮子18式波浪能发电装置4，所述的海上风电装置包括海上风力发电机1、塔筒2以及半潜浮式平台，海上风力发电机1安装在塔筒2的顶端部，半潜浮式平台包括浮箱2、立柱5、垂荡板6以及锚链7，所述浮箱2由立柱5支撑，立柱5的底端部安装在垂荡板6上，且立柱5连接锚链7，垂荡板6和锚链7安装在海床上，多个浮箱2连接形成支撑塔筒2的平台，所述的振荡浮子18式波浪能发电装置4安装在浮箱2内，且其振荡浮子18漂浮于水域中。作为优选方案，振荡浮子18式波浪能发电装置4可以是上述实施例中的任意方案说明的装置。

本发明的立柱半潜浮式平台，结构简单、施工便利、安装成本较低、适用水深范围广。本发明将海上风电同波浪能发电装置相结合，通过共享空间、支撑结构和输电设备等基础设备，提高了系统的整体发电功率，降低了投资成本。本发明波浪能装置的周向对称分布提高了系统的稳定性能。本发明的波浪能装置采用新型活塞泵，将空气作为活塞介质，进行压缩，同时采用两个活塞泵，输出单向气流，带动涡轮发电机发电，无论是浮子上升下沉，两个活塞泵都能作用进行发电，大大提高了波浪能利用效率。本发明的新型基于半潜浮式平台的风浪能集成发电系统提高了深海海域的有效利用率，降低了建设成本和维修费用，充分利用现有的成熟风机技术，同时集成了能量转化率较高商业经济较高和实际使用价值较高的振荡浮子式波浪能装置，促进了波浪能装置商业化的应用，是一种可靠的深海可再生能源发电平台。

在一种实施例中，本发明为了能更有效地利用海洋中蕴藏的可再生能源，提出了一种基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统，利用一种半潜浮式平台建立了风力发电和波浪能发电系统于一体的联合发电系统，有效提高了海上可再生能源的利用效率，通过共享空间、支撑结构和输电等基础设施，降低工程成本，提高海上风电场的整体经济性，有效推动其在工业上的应用。

如图1所示，一种新型基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统，包括海上风电装置和振荡浮子式波浪能发电装置4；所述的海上风电装置包括海上风力发电机1、塔筒2以及四立柱的半潜浮式平台；所述的四立柱半潜浮式平台包括浮箱3、立柱5、垂荡板6以及锚链7；

所述的振荡浮子式波浪能发电装置4安装在浮箱3内，固定安装于立柱5上；所述的振荡浮子式波浪能发电装置4包括外部空气出口8、涡轮发电机9、活塞泵中央输气口10，外部空气进口11、气压控件12、出气控件13、活塞泵14、活塞杆15、固定枢轴16、T型杆17以及振荡浮子18；外部空气出口8位于浮箱3上部中央，用来排出涡轮发电机室内部的空气，保持内外压力平衡；两个活塞泵中央输气口10布置在活塞泵14左侧用来输出气体，同时下部输气口采用弧形弯口设计，保证了两个输气口的气流对空气涡轮发电机产生同向的力，保证了涡轮发电机转向一致，推动涡轮发电机9转动发电，将机械能转换为电能。同时活塞泵中央输气口10内部还有两个出气控件13，用来导出不同活塞室内压缩的气体，内置弧形滑槽，当活塞室内压缩气体流出，挤压小球，小球沿弧形滑槽滑至另一端；外部空气进口11布置在浮箱3顶部，连接涡轮发电机室和外界，用于导入外界空气于涡轮发电机室内；气压控件12同样布置在活塞泵14左侧，用来导入外界气体于活塞室内，保持室内压力平衡，此处进气阀门设计只能进气，不能流出空气，所以是单向进气阀；活塞杆15位于活塞泵14的一个活塞室内，在活塞室内水平往复运动压缩气体，导出气流；其中外部空气出口8、涡轮发电机9、活塞泵中央输气口10，外部空气进口11、气压控件12、出气控件13、活塞泵14和活塞杆15组成涡轮发电机室19；活塞杆15和固定枢轴16通过铰接方式与T型杆17相连，T型杆17与振荡浮子18铰接相连；使用时，将风浪能联合发电系统放于水域中，在波浪作用下振荡浮子18上下运动，带动T型杆17绕固定枢轴16转动，相连的活塞杆15往复运动，压缩涡轮发电机室19中活塞泵14的空气，气流导出至活塞泵中央输气口10，进而驱动空气涡轮发电机9进行发电，成功将波浪能转换为机械能进而转换为电能。

所述的活塞泵中央输气口10采用锥形出气口，增大气流末端压强，更快推动空气涡轮发电机9转动，提高发电效率。

所述的气压控件12和出气控件13，内置浮动小球，起到阀门的作用，当活塞杆15水平向右运动时，由于空气压强差，空气被压入活塞室内的同时小球被压入气压控件12通道底部，此处底部设计为网状圆环且直径大于小球，因此空气可以顺利流入，不会被小球遮挡；另一活塞室的进气阀内小球被吹至顶部，关闭空气流出，空气被导入至出气控件13，同时出气控件13中的小球通过弧形滑槽被吹至另一端，气流流出至活塞泵中央输气口10。上述完成一次单个活塞泵的一次输气过程，当活塞做相反运动时，上述运动过程相反。

所述的活塞杆15和固定枢轴16通过铰接与T型杆17和振荡浮子18相连，采用这一常见的机械连接方式，将振荡浮子的垂荡运动转换为活塞的水平运动，简单高效地将波浪能转换为机械能。

本发明基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统。涡轮发电机室采用了两个活塞泵，充分利用了浮箱的内部空间，大大提高了波浪能捕获效率，同时采用了能量转换率较高的振荡浮子式波浪能发电装置，将二者合理集成，具有较高的商业经济和实际使用价值。

本发明采用四立柱四浮箱的半潜式平台，立柱下部连接垂荡板，增加了浮力，简化了建造工艺。比较传统的三立柱半潜式风机，本发明的水线面面积增大，因此稳性惯性矩也较大，提高了浮式基础的整体稳性。

本发明基于半潜浮式平台的风浪能联合发电系统，振荡浮子式波浪能发电装置分别集成于半潜浮式平台的每个浮箱上，即每套集成系统包括四部波浪能发电装置，可有效的提高波浪能的利用效率，降低成本。

本发明的海上风力发电机1安装在塔筒2上，并由浮箱3、立柱5和垂荡板6组成的半潜式平台对塔筒支撑，并通过锚链7与海床相连。风流经海上风力发电机1的叶片，驱动叶片做旋转运动，进而将风能转换为机械能，最后通过齿轮箱，将机械能转换为电能。另一方面，在波浪的作用下，振荡浮子18做垂荡运动，带动T型杆17绕固定枢轴16转动，驱动铰接于T型杆17的活塞杆15在活塞泵14内做水平往复运动，驱动空气涡轮发电机9发电。本发明采用两个活塞泵，大大提高了波浪能捕获效率，浮子上下运动都能持续产生电能，连续性较好，实用价值较好。

本发明联合发电的方法为：海上风力发电机1在风力作用下发出电能，通过传输系统送至电网，供陆地用户使用；通过T型杆17将振荡浮子18的垂荡运动转换为活塞泵14内活塞杆15的水平往复运动，如图3所示，当浮子下沉时，上部的第一个活塞泵内，活塞杆15向右运动，通过气压控件12进气，压缩气体流入无活塞杆的活塞室内，气压控件12的压控球体被吹至进气阀顶部，进气阀关闭，气体流入出气控件13，最后流出至活塞泵中央输气口10，驱动空气涡轮发电机发电，通过外部空气出口8输出空气，保持涡轮发电机室压力平衡；下部的活塞泵活塞运动与第一个活塞泵的活塞相反，活塞杆向左运动，压缩空气流动至出气控件，最后流动至中央输气口，驱动空气涡轮发电机发电，无活塞的活塞室，空气通过进气阀流入。当浮子上升时，运动过程与上述浮子下沉时相反。浮子如此做垂荡运动，两个活塞泵共同驱动空气涡轮发电机发电，实现波浪能转换为机械能进而转换为电能。

由此，本发明采用的四立柱式半潜浮式风机结构简单、安装和施工方便，适用水深范围广，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，采用的能量转换效率高实用价值高的振荡浮子波浪能装置大大降低了投资建设成本；创新性地采用将空气作为活塞介质的两个活塞泵，大大提高了波浪能的捕获效率，结构简单合理，更进一步证明了本发明的可实施性，具有显著的技术效果。

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 (5)

1.一种振荡浮子式波浪能发电装置，

包括

涡轮发电机，

涡轮发电机室（19），承载涡轮发电机，

气室（20），承载气体压缩装置，通过气体压缩装置产生压缩气体供给涡轮发电机室（19）而驱动涡轮发电机叶片转动，

其特征在于，

还包括

振荡浮子（18），漂浮于水域中并将漂浮所存储的能量作用于气体压缩装置而对气体压缩并供给；

所述气体压缩装置，包括一个泵组，泵组包括第一活塞泵和第二活塞泵，第一活塞泵位于第二活塞泵的上方，

第一活塞泵的腔由隔板（23）分隔为第一腔（21）和第二腔（22），且两腔在腔的后部连通，第一腔（21）中安装活塞杆，

第二活塞泵的腔由隔板（23）分隔为第一腔（21）和第二腔（22），且两腔在腔的后部连通，第二腔（22）中安装活塞杆，

各活塞泵的第一腔（21）位于第二腔（22）的上方，

第一腔（21）和第二腔（22）的前部安装气压控件（12），且第一腔（21）和第二腔（22）前部安装出气控件（13），

所述气压控件（12）构造为在其所在腔内的空气压缩时所述气压控件（12）关闭所在腔与外部空气连通的进气口，且另一腔的气压控件（12）打开其所在腔与外部空气连通的进气孔，

所述出气控件（13）造为在一腔内的空气压缩时而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，且关闭另一腔与出气装置连通的出气口；

所述气压控件（12）是中空柱体（24），柱体前端的底面开口（25），柱体后端的底面开口（25）并由所述开口向外形成球笼（26），在柱体的中空内前后移动的压控球体（27），其构造成在活塞泵的一腔内的空气压缩时而向前端的底面开口（25）移动，将该底面开口（25）堵塞关闭，使所述一腔内与外部空气隔离；并在活塞泵的另一腔内的空气压缩时而所述一腔内的空气非压缩时而向后端的底面开口（25）移动并位于球笼（26）中，使该一腔内与外部空气连通并使外部空气通入所述一腔内；

振荡浮子（18）通过连接部连接气体压缩装置，连接部包括竖部和与竖部连接的横部，第一活塞泵的活塞杆的后端部连接在连接部的竖部的上端，第二活塞泵的活塞杆的后端部连接在连接部的竖部的下端，振荡浮子（18）铰接于横部上，使振荡浮子（18）的上浮和下降通过连接部传动于气体压缩装置的位于不同高度的两个活塞杆，使在振荡浮子（18）的一个动作趋势中两个活塞杆具有前推和后拉的不同动作趋势，并归因于第一活塞泵与第二活塞泵的活塞杆位于不同级的腔内，而使第一活塞泵与第二活塞泵均处于气体压缩状态并喷射压缩气体，第一活塞泵的出气装置的喷射管为直口径喷射管，第二活塞泵的出气装置的喷射管为上曲的弯口径喷射管。

2.如权利要求1所述的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于，

所述出气控件（13）是笼，笼的上下的两端对应活塞泵的上下的两个腔，在笼内上下移动的出气球体（29），其构造成在塞泵的一腔内的空气压缩时而自与所述一腔对应的笼的一端向与另一腔对应的笼的另一端移动，而使得出气球体（29）与所述一腔的与出气装置连通的出气口分离而打开所述一腔与出气装置连通的出气口，并与另一腔的与出气装置连通的出气口接触而关闭另一腔与出气装置连通的出气口。

3.如权利要求2所述的振荡浮子式波浪能发电装置，其特征在于，

所述的笼是弧形笼（28），弧形部分位于笼的上部与笼的下部间，弧形笼（28）安装在出气装置内，且由出气装置将活塞泵的第一腔（21）和第二腔（22）的前部的出气口封闭在其内，使所述出气口只能通过出气装置与外部空气连通。

4.一种发电方法，其特征在于：应用于权利要求1-3任一项所述的振荡浮子式波浪能发电装置，振荡浮子（18）在水域中上浮或下降而引起活塞泵前推或后拉，使得一腔内的气体被压缩，压缩气体腔的气压控件（12）的压控球体（27）向前移动并位于中空柱体（24）的前端的底面开口（25），使压缩气体腔内的空气不能通过前端的底面开口（25）外排，出气控件（13）的出气球体（29）向非压缩空气腔的前部的出气口移动，并将其封闭，使压缩空气由压缩空气腔的前部的出气口喷射而推动涡轮发电机的叶片转动并发电，且非压缩空气腔的气压控件（12）的压控球体（27）向后移动并位于中空柱体（24）的球笼（26）中，使外部空气通入非压缩空气腔内。

5.一种风浪能联合发电系统，

包括

海上风电装置和权利要求1-3任一项所述的振荡浮子式波浪能发电装置，

所述的海上风电装置包括海上风力发电机（1）、塔筒（2）以及半潜浮式平台，海上风力发电机（1）安装在塔筒（2）的顶端部，半潜浮式平台包括浮箱（3）、立柱（5）、垂荡板（6）以及锚链（7），所述浮箱（3）由立柱（5）支撑，立柱（5）的底端部安装在垂荡板（6）上，且立柱（5）连接锚链（7），垂荡板（6）和锚链（7）安装在海床上，多个浮箱（3）连接形成支撑塔筒（2）的平台，所述的振荡浮子（18）式波浪能发电装置安装在浮箱（3）内，且其振荡浮子（18）漂浮于水域中。

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