CN115726919A - 一种海洋能发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海洋能发电系统，包括波浪能发电装置、深水发电装置和温差能发电装置，深水发电装置包括连通器、一级蓄水池、收缩水道、水轮机、发电机和二级蓄水池，波浪能发电装置包括摆板阵列、传动及变速机构和排水机构，温差能发电装置包括温差发电仪；系统利用连通器抽取深海富盐海水进入低处的一级蓄水池，然后通过收缩水道对水加速，加速后的水通过水轮机，带动发电机发电，而后流入更低的二级蓄水池；布设在海面的摆板阵列获取波浪能，通过传动及变速机构带动排水机构，将二级蓄水池的水抽到高处的晒盐场或排至大海；温差发电仪的温端设在海浪中，冷端设在收缩水道内，以为热电材料提供温差进行发电。该系统有利于提高海洋能发电的稳定性和效率。

Description

一种海洋能发电系统

技术领域

本发明属于海洋能发电领域，具体涉及一种海洋能发电系统。

背景技术

海洋能用于发电，海水淡化，将给人们的生活带来极大便利，也给未来世界带来无限可能。为利用海洋能源，现已开发出了如压电发电机、纳米发电机、电话性聚合物发电机、温差电偶等许多装备，但由于发电效率和稳定性等问题，很多没有得到广泛应用。因此，需要一种高效率、高稳定性利用海洋能的系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海洋能发电系统，该系统有利于提高海洋能发电的稳定性和效率。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种海洋能发电系统，包括波浪能发电装置、深水发电装置和温差能发电装置，所述深水发电装置包括连通器、一级蓄水池、收缩水道、水轮机、发电机和二级蓄水池，所述波浪能发电装置包括摆板阵列、传动及变速机构和排水机构，所述温差能发电装置包括具有温端和冷端的温差发电仪；系统利用连通器抽取深海富盐海水进入低处的一级蓄水池，然后通过收缩水道对水加速，加速后的水通过水轮机，带动发电机发电，而后水流入更低的二级蓄水池；同时，布设在海面的摆板阵列获取波浪能，通过传动及变速机构带动排水机构，将二级蓄水池的水抽到高处的晒盐场或排至大海；所述温差发电仪的温端布设在海浪中，冷端布设在收缩水道内，以为温差发电仪中的热电材料提供持续稳定的温差进行发电。

进一步地，所述传动及变速机构包括传动机构、齿轮箱和运动转换机构，所述摆板阵列获取波浪的动能与势能，并将获取的能量传递至齿轮箱，齿轮箱进行变速后将能量传递至运动转换机构，所述运动转换机构驱动排水机构进行排水作业。

进一步地，所述传动机构包括主动齿轮、传动链条、传动轮轴和传动带，所述传动轮轴上设有从动齿轮和主动带轮，所述主动齿轮安装于摆板阵列转轴上，所述主动齿轮通过传动链条将运动传递到从动齿轮及传动轮轴上，所述传动轮轴的主动带轮通过传动带将运动传递到齿轮箱输入端的从动带轮上。

进一步地，所述排水机构为双动往复泵，当往复泵的活塞向前运动时，泵体下部的单向阀打开，上部的单向阀闭合，水被吸入泵体中；当活塞向后运动时，泵体下部的单向阀闭合，上部的单向阀打开，水被排出泵体。

进一步地，所述运动转换机构为曲柄摇杆机构，以在曲柄进行正、反转时，均能带动往复泵的活塞进行前后运动。

进一步地，所述水轮机采用卡普兰水轮机，所述水轮机设置于海面3m以下的位置，所述收缩水道前宽后窄且高度逐渐降低，所述连通器抽取的深海富盐海水进入一级蓄水池后，通过收缩水道加速，在小水头高流速的情况下经变速箱带动发电机发电，并通过变频调制接入电网；所述水轮机流出的水进入二级蓄水池，以保证水轮机无间断稳定运转。

进一步地，所述二级蓄水池的池底设置有潜水泵，以避免波浪能发电装置失效引发的问题。

进一步地，所述发电机采用鼠笼异步发电机，以克服在高温震动情况下电机消磁无法承受长时间运转的缺陷。

进一步地，所述温差发电仪的热电材料采用铁钒钨铝合金，设于海浪中的温端以及设于收缩水道中的冷端共同作用于铁钒钨铝合金进行发电，电能通过背靠背全桥式交流器进行变频调制处理，接入电网。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：提供了一种海洋能发电系统，该系统集成了波浪能发电装置、深水发电装置和温差能发电装置，利用海水和多级蓄水池进行势能的储存，通过随机的波浪带动排水机构进水，即便在没有海浪的情况下，也可以稳定连续发电，从而克服海洋能发电不稳定的问题，提高海洋能发电的稳定性。同时，本系统完美契合了波浪能低频率、大推力的特点，工作过程中经过的能量转换少，比振荡水柱式发电机构有更大的效率。本系统还解决了温差能发电需要高速低温水流的问题，具有很高的综合效益。本系统的实现受地形限制小，可以在大部分的海洋区域构建，而且可以很方便的与现有的防波堤、重力坝等结合。因此，本发明具有很强的实用性和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明实施例的系统结构示意图；

图2是本发明实施例的系统实现原理图；

图3是本发明实施例中波浪能发电装置的结构示意图；

图4是本发明实施例中传动及变速机构的机械原理图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

如图1、2所示，本实施例提供了一种海洋能发电系统，包括波浪能发电装置、深水发电装置和温差能发电装置，所述深水发电装置包括连通器101、一级蓄水池102、收缩水道103、水轮机104、发电机和二级蓄水池105，所述波浪能发电装置包括摆板阵列201、传动及变速机构和排水机构202，所述温差能发电装置包括具有温端301和冷端302的温差发电仪303；系统利用连通器101抽取深海富盐海水进入低处的一级蓄水池102，然后通过收缩水道103对水加速，加速后的水通过水轮机104，带动发电机发电，而后水流入更低的二级蓄水池105；同时，布设在海面的摆板阵列201获取波浪能，通过传动及变速机构带动排水机构202，将二级蓄水池105的水抽到高处的晒盐场4或排至大海；所述温差发电仪的温端301布设在海浪中，冷端302布设在收缩水道103内，以为温差发电仪303中的热电材料提供持续稳定的温差进行发电。

在本实施例中，波浪能发电装置采用10组摆板，形成摆板阵列，并对重力摆安装阻尼器，以免与海风或海浪发生共振而损坏。

如图3、4所示，所述传动及变速机构包括传动机构203、齿轮箱204和运动转换机构205，所述摆板阵列201获取波浪的动能与势能，并将获取的能量传递至齿轮箱204，齿轮箱204进行变速后将能量传递至运动转换机构205，所述运动转换机构205驱动排水机构202进行排水作业。所述排水机构202为双动往复泵，当往复泵的活塞向前运动时，泵体下部的单向阀打开，上部的单向阀闭合，水被吸入泵体中；当活塞向后运动时，泵体下部的单向阀闭合，上部的单向阀打开，水被排出泵体。

在本实施例中，所述传动机构203包括主动齿轮2031、传动链条2032、传动轮轴2033和传动带2034，所述传动轮轴2033上设有从动齿轮2035和主动带轮2036，所述主动齿轮2031安装于摆板阵列转轴上，所述主动齿轮2031通过传动链条2032将运动传递到从动齿轮2035及传动轮轴2033上，所述传动轮轴2033的主动带轮2036通过传动带2034将运动传递到齿轮箱204输入端的从动带轮2037上。在本实施例中，齿轮箱204为二级齿轮箱。运动转换机构205为曲柄摇杆机构，以在曲柄进行正、反转时，均能带动往复泵的活塞进行前后运动。

在本实施例中，所述水轮机采用卡普兰水轮机，所述水轮机设置于海面3m以下的位置，所述收缩水道前宽后窄且高度逐渐降低。所述连通器抽取的深海富盐海水进入一级蓄水池后，通过收缩水道加速，在小水头高流速的情况下经变速箱带动发电机发电，并通过变频调制接入电网；所述水轮机流出的水进入二级蓄水池，以保证水轮机无间断稳定运转。

在本实施例中，根据连通器原理，利用水力光滑且隔热的新氯乙烯管将500m以下的低温海水排入一级蓄水池。

水流入二级蓄水池，水池应当具备足够的容量，以保证水轮机可以不间断稳定连续运作。在本实施例中，二级蓄水池的池底设置有潜水泵，以避免波浪能发电装置失效引发的问题。

在本实施例中，所述发电机采用鼠笼异步发电机，以克服在高温震动情况下电机消磁无法承受长时间运转的缺陷。

在本实施例中，所述温差发电仪的热电材料采用铁钒钨铝合金，设于海浪中的温端以及设于收缩水道中的冷端共同作用于铁钒钨铝合金进行发电，电能通过背靠背全桥式交流器进行变频调制处理，接入电网。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (9)

1.一种海洋能发电系统，其特征在于，包括波浪能发电装置、深水发电装置和温差能发电装置，所述深水发电装置包括连通器、一级蓄水池、收缩水道、水轮机、发电机和二级蓄水池，所述波浪能发电装置包括摆板阵列、传动及变速机构和排水机构，所述温差能发电装置包括具有温端和冷端的温差发电仪；系统利用连通器抽取深海富盐海水进入低处的一级蓄水池，然后通过收缩水道对水加速，加速后的水通过水轮机，带动发电机发电，而后水流入更低的二级蓄水池；同时，布设在海面的摆板阵列获取波浪能，通过传动及变速机构带动排水机构，将二级蓄水池的水抽到高处的晒盐场或排至大海；所述温差发电仪的温端布设在海浪中，冷端布设在收缩水道内，以为温差发电仪中的热电材料提供持续稳定的温差进行发电。

2.根据权利要求1所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述传动及变速机构包括传动机构、齿轮箱和运动转换机构，所述摆板阵列获取波浪的动能与势能，并将获取的能量传递至齿轮箱，齿轮箱进行变速后将能量传递至运动转换机构，所述运动转换机构驱动排水机构进行排水作业。

3.根据权利要求2所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述传动机构包括主动齿轮、传动链条、传动轮轴和传动带，所述传动轮轴上设有从动齿轮和主动带轮，所述主动齿轮安装于摆板阵列转轴上，所述主动齿轮通过传动链条将运动传递到从动齿轮及传动轮轴上，所述传动轮轴的主动带轮通过传动带将运动传递到齿轮箱输入端的从动带轮上。

4.根据权利要求2所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述排水机构为双动往复泵，当往复泵的活塞向前运动时，泵体下部的单向阀打开，上部的单向阀闭合，水被吸入泵体中；当活塞向后运动时，泵体下部的单向阀闭合，上部的单向阀打开，水被排出泵体。

5.根据权利要求4所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述运动转换机构为曲柄摇杆机构，以在曲柄进行正、反转时，均能带动往复泵的活塞进行前后运动。

6.根据权利要求1所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述水轮机采用卡普兰水轮机，所述水轮机设置于海面3m以下的位置，所述收缩水道前宽后窄且高度逐渐降低，所述连通器抽取的深海富盐海水进入一级蓄水池后，通过收缩水道加速，在小水头高流速的情况下经变速箱带动发电机发电，并通过变频调制接入电网；所述水轮机流出的水进入二级蓄水池，以保证水轮机无间断稳定运转。

7.根据权利要求1所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述二级蓄水池的池底设置有潜水泵，以避免波浪能发电装置失效引发的问题。

8.根据权利要求1所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述发电机采用鼠笼异步发电机，以克服在高温震动情况下电机消磁无法承受长时间运转的缺陷。

9.根据权利要求1所述的一种海洋能发电系统，其特征在于，所述温差发电仪的热电材料采用铁钒钨铝合金，设于海浪中的温端以及设于收缩水道中的冷端共同作用于铁钒钨铝合金进行发电，电能通过背靠背全桥式交流器进行变频调制处理，接入电网。

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