CN1492144A

CN1492144A - 海浪发电系统装置

Info

Publication number: CN1492144A
Application number: CNA021397120A
Authority: CN
Inventors: 龚道林
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-04-28

Abstract

本发明公开了一套利用海浪能量发电的方法；其流程见图1。本发明的技术解决方案是提供三种利用海浪的动(势)能发电的方法：一、气缸式聚气升压发电原理：海浪向下波动→吸气→海浪向上波动→压气→聚气→升压→气轮机→发电机。二、浮子式升压发电原理：海浪上下波动→浮子上下波动→升压气体→气轮机→发电机。三、整流箱式升压发电原理：海水运动(杂乱)→整流(规律)→升压气体→气轮机→发电机。四、用筑坝升压发电原理：海潮起落→潮位差→升压气体→气轮机→发电机。五、活塞式升压器。六、用整流箱测定海浪压力、海浪强度的方法。七、海潮高度自动调节器。八、活塞式升压器闸阀控制电路。九、用整流箱制造海浪船艇。

Description

海浪发电系统装置

本发明是一种利用海浪的能量发电的方法。

背景技术

现在还没有公开利用海浪的能量发电的系统装置；单一利用海潮的能量发电的系统装置存在着效能较低、建造成本高、受地域限制的缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种简单、高效、环保、成本低、可广泛利用海浪、海潮能量发电的方法；其流程见图1。

本发明的技术解决方案是提供三种基本的可广泛利用海浪、海潮能量发电的方法：①气缸式；②浮子式；③整流箱式。分述如下：

一、气缸式聚气加压发电方法：

该方法可分为下面几个步骤：海浪向下波动→吸气→海浪向上波动→压气→聚气→升压→气轮机→发电机。

如图2、3所示，当海浪23下降时(由图2位置变为图3位置)，大气通过止回阀(孔板式，见专利号为02276913.7，下同)22进入气缸21，吸气完成；当海浪23上升时(由图3位置变为图2位置)，气缸21内的大气通过止回阀20被压入聚气室8，压气、聚气完成。开启闸阀(孔板式，见专利号为02276913.7，下同)1、7，(此时闸阀3、6关闭)，聚气室8内的压力气体通过闸阀7进入主动气缸2，推动主动活塞5向右运动，并通过连杆4推动从动活塞13向右运动，压缩从动气缸15内的气体，通过止回阀14进入高压室10；同时主动气缸2内的气体通过闸阀1排出，低压室19的气体通过闸阀18进入从动气缸15备下次压缩；当主、从动活塞及连杆运动到图3的位置时，再开起闸阀3、6，同时闸阀关闭1、7；聚气室8内的压力气体通过闸阀6进入主动气缸2，推动主动活塞5向左运动，并通过连杆4推动从动活塞13向左运动，压缩从动气缸15内的气体，通过止回阀11进入高压室10；低压气体能量转化为可供气轮机组发电的高压气体。升压过程完成。同时主动气缸2内的气体通过闸阀3排出，低压室19的气体通过止回阀16进入从动气缸15备下次压缩，如此循环往复。升压器的主特点就是主动活塞面积数倍于从动活塞面积。将高压气体输入到气轮机，由气轮机带动发电机发电，便将海浪的能量转变成了电能。

二、浮子式加压发电方法：

该方法可分为下面几个步骤：海浪上下波动→浮子上下波动→升压气体→气轮机→发电机。

如图4、5所示，当海浪23下降时(由图4位置变为图5位置)，浮子26在重力的作用下向下运动，并通过连杆4拉动活塞13向下运动，压缩气缸15内的气体，通过止回阀11进入高压室10；同时低压室19的气体通过闸阀16进入气缸15备下次压缩；当海浪23上升时(由图5位置变为图4位置)，浮子26在海水浮力的作用下向上运动，并通过连杆4推动活塞13向上运动，压缩气缸15内的气体，通过止回阀14进入高压室10；同时低压室19的气体通过止回阀18进入气缸15备下次压缩；如此循环往复。便将海浪的能量转变成了电能。

三、整流箱式加压发电方法：此前，我们先明确两个概念。如图14所示，把周边布满止回阀的正六面箱体(球形最理想)固定在海水中，止回阀的方向如图示，箱体内的水压会增高，如果用一根透明管子与箱体连接，管内会形成高出海面的水柱，我们把这个水柱高度称之为该点的浪压；把单位时间内某水柱高度溢出的水量称之为该浪压点的浪强；把这个箱体称之为整流箱。

该方法可分为下面几个步骤：海水运动(杂乱)→整流(规律)→升压气体→气轮机→发电机。

用整流箱加压的工作原理与气缸式相同，所不同的是主动气缸变为主动水缸，如图12、13所示，因为主动水缸右侧箱体上的止回阀29与左侧箱体上的止回阀30方向相反(图中箭头所示)，右侧相对高压箱体31与左侧相对低压箱体32之间存在水压差，开启闸阀1、7，(此时闸阀3、6关闭)，右侧相对高压箱体31内的海水通过闸阀7进入主动水缸2，推动主动活塞5向上运动，并通过连杆4推动从动活塞13向上运动，压缩从动气缸15内的气体，通过止回阀14进入高压室10；同时主动水缸2内的海水通过闸阀1进入左侧相对低压箱体32，再通过止回阀30回流大海，低压室19的气体通过闸阀18进入从动气缸15备下次压缩；当主、从动活塞及连杆运动到图13的位置时，再开启闸阀3、6，同时闸阀关闭1、7；右侧相对高压箱体31内的海水通过闸阀6进入主动水缸2，推动主动活塞5向下运动，并通过连杆4推动从动活塞13向下运动，压缩从动气缸15内的气体，通过止回阀11进入高压室10；同时主动水缸2内的海水通过闸阀3进入左侧相对低压箱体32，再通过止回阀30回流大海，低压室19的气体通过止回阀16进入从动气缸15备下次压缩；如此循环往复。便将海浪的能量转变成了电能。

此外，如图15所示，我们在海滩上筑一道堤坝，利用潮汐落差，采用相同方法亦有很好的效果。

如图19所示，根据具体情况，我们选择其中一种自成或几种共成的方式，组成系统，都可以达到将海浪、海潮的能量转换为电能的目的。

本发明具有以下显著优点：

一、结构简单，除利用海潮发电需要筑坝受地域限制外(实际也只是在地域非常好的前提下才作为一种补充)，其余三种方法均很简单，浅海用简单构架，深海用浮动平台，

二、由于三种方法均能很好的利用海浪起伏波动的能量，整流箱式的还可以利用洋流的能量。把分散的不规则的海浪能量高效转化为聚中的稳定的电能；转化过程中只有较少的机械损耗(因为机械运动部件较少)，所以效率较高。

三、属自然再生资源利用；无废料(渣、液、气)；无公害；噪音小；有益于海岸保护(减轻海浪对海岸的冲刷)、还可进行海产养殖、旅游观光等综合利用；是最佳的环保体现。

四、初投资较小、运行费用极低；是最好的效益体现。

五、简单的结构、普通的材料、非特、高、精的技术要求，为制造、安装、管理提供了极大的方便。

六、蕴量博大；取之不尽，用之不竭；使其具有广阔的发展前景。

附图说明

图1为海浪发电流程图。

图2、3为气缸式海浪聚气升压原理图。

图4为气缸式海浪聚气平面布置(正视)图。

图5为气缸式海浪聚气平面布置(左视)图。

图6为气缸式海浪聚气平面布置(俯视)图。

图7、8为浮子式海浪升压原理图。

图9为浮子式海浪升压平面布置(正视)图。

图10为浮子式海浪升压平面布置(左视)图。

图11为浮子式海浪升压平面布置(俯视)图。

图12、13为整流箱式海浪升压原理图。

图14为整流箱测量海浪压力、海浪强度原理图。

图15为潮汐升压原理图。

图16为整流箱式海浪船原理示意图。

图17为液压式海潮高度自动调节器示意图。

图18为升压器闸阀控制系统电气原理图。

图19为海浪、海潮发电系统图。

图中所示：1、3、6、7、24闸阀；2、升压器主动气(水)缸；4、升压器活塞连杆；5、升压器主动活塞；8、聚气室；9、安全阀(限压阀)；10、高压聚气室；11、14、16、18、20、22、29、30止回阀；12、高压气体输出控制阀门；13、升压器从动活塞；15、升压器从动气缸；17、低压气体输入控制阀门；19、低压聚气室；21、气缸；23、海浪；25、单元聚气室；26、浮子；27、一级与二级升压间的低压连接管道；28、一级与二级升压间的高压连接管道；31、32、整流箱；33、气轮发电机组；34、二级升压器；35、气缸式一级升压器；36、浮子式一级升压器；37、整流箱式一级升压器；38、二级升压与气轮机组间的高压连接管道；39、二级升压与气轮机组间的低压连接管道；40、毛细管。L、N、电源；K1、过流保护开关；QA1、QA2、启动按钮；JK1、JK2、接近开关；1ZJ、2ZJ、中间继电器；ZK1、转换开关；M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、电磁铁；1ZJ1、1ZJ2、中间继电器1ZJ的常开接点；2ZJ1、2ZJ2、中间继电器2ZJ的常开接点。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图19所示，本海浪、海潮发电系统结构灵活多样，可根据具体情况选取三种方法中的其中任一种自成(或二种及以上共成)体系；规模大小亦可随心所欲，大到巨型电站，小到灯塔。亦可取消低压管道27、39，变闭式系统为开式系统。

为了系统的安全，在相对高压系统上均设置安全阀9(限压阀)。

绝大多数部件均可用玻璃钢、普通朔料、工程塑料等耐腐蚀材料来制作。

根据整流箱的工作原理，我们可以制造以海浪为动力的船艇。如图16所示，由船体周身的止回阀将海浪的动能转换为有规律的水流，当海水集中从船尾流出时，其反作用力将推动船艇向前行进。亦可用前述系统发电，制造以海浪、电动为动力的船艇。并具有无热源、避声纳等特殊优点。

我们在浮子与活塞的连杆上加一个多级液压装置(如图17所示)，特殊的地方是用一根毛细管40来连接油箱与液压装置的油缸，使得液压装置的伸缩变得很缓慢，这样当海浪起伏波动时，液压装置的伸缩调节作用影响很小，而海面潮位变化的长期作用拉力(或压力)，则可以使自动调节器缓慢的伸长(或缩短)。保证了浮子始终处在良好的状态下工作。

升压器闸阀的控制也很简单，如图18所示，在从动气缸的两端(图中未示出)各设置一接近开关JK1、JK2(参考图2、3)，并由其根据活塞的位置来控制与闸阀相对应的电磁铁M1、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8，再由电磁铁通过张力绳执行启闭相对应的闸阀。其对应关系为(图3状态)：M1开启闸阀3、M2关闭闸阀3；M3开启闸阀1、M4关闭闸阀1；M5开启闸阀7、M6关闭闸阀7；M7开启闸阀6、M8关闭闸阀6。当从动活塞13接近JK1时，JK1闭合，1ZJ得电，1ZJ1闭合，M1、M4、M6、M7得电，闸阀3、6开启，1、7关闭。主动活塞5向左运动，并通过连杆4带动从动活塞13向左压缩从动气缸15的气体，升压器开始工作。当从动活塞13离开JK1时，JK1断开，1ZJ失电，1ZJ1断开，M1、M4、M6、M7失电，系统进入下一状态。当从动活塞13接近JK2时(图2状态)，JK2闭合，2ZJ得电，2Z1闭合，M2、M3、M5、M8得电，闸阀1、7开启，3、6关闭。主动活塞5向右运动，并通过连杆4带动从动活塞13向右压缩从动气缸15的气体，升压器进入循环工作状态。当从动活塞13离开JK2时，JK2断开，2ZJ失电，2ZJ1断开，M2、M3、M5、M8失电，电气控制系统进入循环状态。为了初启动的方便，我们设置了启动按钮QA1、QA2。为了逆向操作，我们设置了状态转换开关ZK1，以便海潮堤坝两边水位互换水流方向相反时(参考图15)，仍然可以正常工作。

Claims

1、用气缸聚气、升压的方法，将海浪的动能转化为电能。其特征在于：如图2、3所示，以海浪23做活塞，利用气缸21将大气压缩到聚气室8，将海浪的能量转化为有压气体，再利用升压器(实际就是两个活塞相连同步运动的气缸)将收聚到的压力气体能量转化为可供气轮机组发电的高压气体；将高压气体输入到气轮机，由气轮机带动发电机发电。

2、用浮子、升压的方法，将海浪的动能转化为电能。其特征在于：如图4、5所示，浮子26随海浪23起伏上下运动，带动活塞13上下压缩气缸15内的气体，将海浪的动能转化为可供气轮机组发电的高压气体；将高压气体输入到气轮机，由气轮机带动发电机发电。

3、用整流箱、升压的方法，将海浪的动能转化为电能。其特征在于：如图12、13所示，整流箱31周身的止回阀29与整流箱32周身的止回阀30方向相反，使整流箱31与整流箱32内形成压力差，再利用升压器，将其能量转化为可供气轮机组发电的高压气体；将高压气体输入到气轮机，由气轮机带动发电机发电。

4、用筑坝、升压方法，将海潮的势能转化为电能。其特征在于：如图14所示，海潮起落，控制升压器闸阀，使堤坝内外形成压力差，再利用升压器，将其能量转化为可供气轮机组发电的高压气体；将高压气体输入到气轮机，由气轮机带动发电机发电。

5、活塞式升压器。其特征在于：如图2、3、18所示，由设置在从动气缸两端的接近开关JK1、JK控制主动气缸上的闸阀1、3、5、6，利用有压气体(或液体)推动主动活塞5，并通过连杆4带动从动活塞13压缩气体，在止回阀11、14、16、18的导向下，循环往复的得到高压气体(或液体)的装置。

6、用整流箱测定海浪压力、海浪强度的方法。其特征在于：如图15所示，固定在海水中的周边布满止回阀的正六面箱体(球形最理想)，止回阀的方向如图示，箱体内的水压会增高，如果用一根透明管子与箱体连接，管内会形成高出海面的水柱，测量水柱高度即为该测量点的浪压；测量单位时间内某水柱高度溢出的水量即为该浪压点的浪强。

7、海潮高度自动调节器。其特征在于：如图17所示，受毛细管40的控制，液压装置的伸缩变得很慢，对海浪的快速起伏变化调节作用甚微，而海潮高度的渐变过程则可以得到正常调节。

8、活塞式升压器闸阀控制电路。其特征在于：如图18所示，由设置在从动气缸两端的接近开关JK1、JK2检测到从动活塞的位置后，适时发出指令给中间继电器1ZJ、2ZJ，再由其控制执行闸阀启闭任务的电磁铁，以达到闸阀的有序控制。

9、用整流箱制造海浪船艇。其特征在于：如图16所示，由船体周身的止回阀将海浪的动能转换为有规律的水流，利用该水流的反作用力推动船艇。亦可用前述方法发电，与电动共用。