CN203257597U - 一种用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台 - Google Patents

Abstract

一种用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，它包括一立方体杆架，立方体杆架包括上横杆和下横杆，下横杆上设置有滑动孔；在所述的上横杆和下横杆之间设置能量转换装置。本实用新型为杆架式钢质“镂空体”结构，不但轻便，而且还能击破迎面或侧面而来的排浪冲击；另外，目前所设计的产品长度达380余米，因为该集聚海洋波浪能的能量转换发电工作平台相对窄而长，当其顺风泊位时，不仅可以起到“船大可以抗风浪”的平稳效果，而且还可以把由风向所给予的、“相对海面正向”之风的吹拂力及水平相向海浪的冲击力降到最小，从而给其自身的泊位和正常工作带来相当的方便。

Description

一种用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台

技术领域

本实用新型涉及一种利用海洋波浪能发电的技术，具体涉及一种用于集聚海洋波浪能与能量转换发电的工作平台。

背景技术

人类利用海洋波浪能发电是从上世纪开始的，特别是因为上世纪70年代发生的世界性石油危机，各国开始将注意力转移到利用本地资源和寻找适宜廉价的能源上。到目前为此，世界上包括日本、英国、爱尔兰、挪威、西班牙、瑞典、丹麦、印度、美国、澳大利亚等国相继在海上已建立了海洋波浪能发电装置。但总体上看，在利用海洋波浪能发电的技术实现方法上，至今尚未得到根本性的突破。具体说有如下几个方面，

其一，就目前各国在海上试验的情况看，据资料介绍：已投入运行的海洋波浪能发电装置，普遍存在着采能效率低、灵敏度不高、发电功率小、发电品质差、投入资金量大、利用成本高、安全性能差等的缺陷。因而，有专家认为：波浪发电技术仍未达到普及的应用水准。

其二，现有的海浪发电装置，其工作基础大体分为两种类型：一类是在海岸或海底浇筑钢筋水泥基础设施作为海浪发电装置工作平台；另一类是利用标准船体作为海浪发电装置工作平台。这两类工作平台，前者存在耗资大和不可移动的缺陷，后者则不仅耗资大、太笨重，且还存在着抗海浪“击打”性能差的缺陷。

其三，现有的海洋波浪能发电装置，均受到海洋波浪起伏并不稳定的困扰，因此，其所发出电的品质比较差。这种情况的一个后果是：给要求其电力应能平稳进入电网，带来了一个不易解决的现实问题。这种情况的另外一个后果是：不仅直接影响了人们对于安全利用海浪所发电能的态度，而且也直接障碍了人类大力推进开发利用海洋波浪能发电工作的进程。

实用新型内容

本实用新型要解决的问题是：修建海浪发电装置工作平台工程量大、笨重，此种工作平台的抗海浪“击打”性能差。根据本实用新型要解决的技术问题，得出本实用新型的目的为：提供一种可在海上自身自然形成的、轻便的、抗海浪击打性能强的集聚海洋波浪能及能量转换发电工作平台。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，它包括一立方体杆架，立方体杆架包括上横杆和下横杆，下横杆上设置有滑动孔；在所述的上横杆和下横杆之间设置能量转换装置。

在所述立方体杆架的两侧设置侧辅浮体和配重体。

所述的能量转换装置包括架设在立方体杆架上的至少24个能量收集小单元，每个能量收集小单元摄取海洋波浪起伏的势能和海洋波浪推进的动能，并将收集的能量通过媒介统一送至混压器中。

所述的能量收集小单元包括一个材料密度＜0.91g/cm³的浮子和一个材料密度＞7g/cm³的坠子，柱塞泵上部穿过坠子、浮子后连接在法兰上，柱塞泵下部滑动设置在立方体杆架的滑动孔中；所述柱塞泵内的中空柱塞泵杆穿过立方体杆架与导流管相通，导流管的末端与混压器相通。

所述浮子的上部为圆柱体，下部为倒置圆台；所述的坠子为圆锥体；浮子下部的倒置圆台底面与坠子的上表面对接，且所述的圆柱体、倒置圆台、圆锥体同轴设置。

在中空柱塞泵杆的顶部设置逆止阀I，在柱塞泵泵体下端设置逆止阀II。

所述的混压器为一密闭腔体，其上设有与导流管相通的竖管，其侧面设有与调压器相通的输出管道。

采用上述技术方案的本实用新型，具有以下几方面的优点：

（1）、能量转换装置采取诸多小单元集成模式漂浮于海面之上，并跟随海洋波浪一起上下浮动，因原理与结构使然，可以最大限度地提高其安全度和可操控性，其关键部件又采取了圆柱与圆锥型的形体设计，故能够同时保证摄取海洋波浪起伏的势能和迎面而来的海洋波浪推进中的动能。

（2）能量转换装置的部件，采用的是防锈蚀复合材料，如塑钢等，能量转换媒介使用的是海水，属于就地取材，所以不仅环保、洁净、可持续，而且不愁资源，可以大大降低能量转换的运行投入。再者，能量转换装置与能量转换工作平台相辅相成，所选取的材质是最普通、最便宜、最耐用的普通材料，故其建造更方便、造价更低。

（3）集聚海洋波浪能的能量转换发电工作平台为杆架式钢质“镂空体”结构，不但轻便，而且还能击破迎面或侧面而来的排浪冲击；另外，目前所设计的产品长度达380余米，因为该集聚海洋波浪能的能量转换发电工作平台相对窄而长，当其顺风泊位时，不仅可以起到“船大可以抗风浪”的平稳效果，而且还可以把由风向所给予的、“相对海面正向”之风的吹拂力及水平相向海浪的冲击力降到最小，从而给其自身的泊位和正常工作带来相当的方便；另外，由于集聚工作平台与海底和海岸没有硬性的联系，因而，它不仅可以依需要泊定在任何适宜的海域工作，而且在特殊情况下，比如遇到台风或海啸等的海况时，还可以方便地将其移至避风港；再是，因集聚海洋波浪能的能量转换发电工作平台还设置有侧辅浮体和配重体，故在海况相对风平浪静和相对恶劣时，也均能保障——使其整个发电系统正常有效地工作。

（4）本实用新型为保障发电质量，还对压水集成式海洋波浪能转换装置得到的高压管道海水进行了两级调压，第一级谓混压，使进入混压器的各不相同的水压，最终达到了在其本阶段输出时的相对统一与稳定。第二级谓调压，则是利用了水与气体在压力变化时的体积变化差，使压力水在输出做功之前，于调压器中，又再次进一步实现了自我自动平稳调节。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中工作平台的结构示意图。

图3为本实用新型中调压器的结构示意图。

图4为调压器与水力发电装置的连接示意图。

图5为本实用新型工作平台与发电操作间的结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种压水集成式集聚海洋波浪能的能量转换发电系统，它包括置于海洋中、用于集聚海洋波浪能与能量转换发电的工作平台1以及设置在工作平台1上的能量转换装置13和发电操作间16等，其中，发电操作间16位于工作平台1的一侧；能量转换装置13将收集的波浪能（即高压管道水）经过混压器14混压后送给调压器18进行调压；调压后的能量供给水力发电装置17发电。

上述用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台1包括一立方体杆架，立方体杆架是指由上横杆9和下横杆10搭成立方体的框架结构，下横杆10上设置有滑动孔，滑动孔中能滑动设置柱塞泵4；在上横杆9和下横杆10之间通过螺栓固定连接能量转换装置13的柱塞泵杆5。需要说明的是，上述的立方体杆架2可以仅仅为一个立方体框架，该立方体框架由金属、塑钢等材料制成，由于在立方体框架上设置有多个能量转换装置13，且能量转换装置13之间留有间隙，所以整体的工作平台为“镂空体”，该“镂空体”的重量动态地分别压在能量转换装置13上。根据海洋波浪正弦波推进和物体作用与反作用的原理，该工作平台1能获取使之不下沉、不倾翻、且又足以使之平稳漂浮于海面之上的浮力，从而使其自身可在海上自然而然形成一个能提供基本承载、基础支撑的、能破碎海水排浪立体式撞击的、相对平稳的工作平台。除此之外，为了使得在波浪不大的情况下也能最大限度地收集波浪能，在立方体杆架的两侧设置侧辅浮体15和配重体24。在浮子2、侧辅浮体15、配重体24的共同作用下，能量转换装置13可以最大限度地随波浪起伏，因而能最大限度地收集波浪能。

上述的诸多能量转换装置13，均设置在集聚海洋波浪能与能量转换发电工作平台1的杆架结构之间，且各自以能量收集小单元独立存在；每个能量收集小单元所摄取的海洋波浪起伏之势能及海洋波浪推进之动能，又以高压管道海水形式，被送入混压器14里面。其中，能量收集小单元包括一个材料密度＜0.91g/cm³的浮子2和一个材料密度＞7g/cm³的坠子3，这样保持浮子2在上部、坠子3在下部。浮子2的上部为圆柱体，下部为倒置圆台，坠子3为圆锥体；浮子2下部的倒置圆台底面与坠子3的上表面对接，且圆柱体、倒置圆台、圆锥体同轴设置。柱塞泵4上部穿过坠子3、浮子2后通过螺栓连接在法兰11上，柱塞泵4下部滑动设置在立方体杆架的滑动孔中；柱塞泵4内的中空柱塞泵杆5穿过立方体杆架与导流管12相通，导流管12的末端与混压器14相通。另外，在中空柱塞泵杆5的顶部设置逆止阀I7，在柱塞泵泵体下端设置逆止阀II8。

能量转换装置13中的各能量收集小单元的浮子2与坠子3组成各单元的受能体，各单元的受能体在其自身重力及其海洋波浪起伏与推进的势能和动能作用下可自如地产生往复运动，而此往复运动则又同时带动柱塞泵4以同样往复运动的方式来做功。该过程具体分为两个工作部分：第一部分是摄能工作部分，它主要由一浮子2和一坠子3组成。前者用极轻的密度＜0.91g/cm2的材料做成，后者用较重的密度＞7g/cm2的材料做成。因它能排开足够大的水量，和承接来自海洋波浪横向冲击力，并把它分解为部分的向上推力，因此，浮子2做功的前半周期，首先是由它们来摄取海洋波浪起伏的势能和海洋波浪推进的动能，浮子2在这两个能量的共同作用下，不得不作必然的向上运动。浮子2做功的后半周期，是在自身和坠子3的重力作用下作必然的向下运动。而这必然的向上和向下运动过程中，即把海洋波浪作用浮子2时的势能与动能和把自身与坠子3作用浮子2时的重力能或地球的引力能，方便地转换成了浮子2做上下运动的动力能或直线前进与后退的推力能或拉力能。目前所设计的浮子2，其一个小单元所能够从海洋波浪中获取的最大动力或推力约为418公斤。第二部分是压水工作部分，该部分主要由一柱塞泵4或水囊泵组成。它由浮子2做上下往复运动时的带动来泵取海水。柱塞泵4或水囊泵的做功周期与海洋波浪周期相同，平均为4～8秒，目前所设计产品，泵取管道海水压力最大可达19.9kg/cm2，每个单元之柱塞泵的每一做功周期所能摄取的高压海水最大量约为2.9L。

上述的混压器14为一密闭腔体，其顶部设有与导流管12相通的竖管，其侧端设有与调压器18相通的输出管道。调压器18包括有密闭腔19，密闭腔19上平面开有管道输出安装口20，管道输出安装口20与水力发电装置17相通，水力发电装置17采取高水头水力电站设备。且在调压器18的密闭腔19下端设有输入管道口22，输入管道口22与混压器14的输出管道相对接；在所述的密闭腔19内设置中空橡胶气囊21，在中空橡胶气囊21上开有小孔23，中空橡胶气囊21内充满压力气体。

本实用新型的具体实施过程是：首先用钢材和复合材料制成一个长如航母似的杆架结构，待安装上侧辅浮体15、发电操作间16、能量转换装置13、混压器14、调压器16、以及水力发电设备17等工装设施后，置入大海，使之自身自然形成一个可以相对稳定地漂浮于海面之上的工作平台1；其次，依托这个工作平台1，利用分布其上的能量转换装置13，把汲取的海水转化为高压管道海水，分别输入混压器14，然后输送调压器18，使之汇总成为一种具有一定流量且可以相对稳定做功的高压海水；最后，利用最终从调压器18输出的可以相对稳定做功的高压海水，通过水力发电装置17进行水力发电就可以了。

上述所谓的混压与调压，其中，混压是指混压器14在接受各能量转换装置13软管导入的压力水后，让其压力水自身自相在混压器14中混压，同时通过各自进行相互压力之冲抵，而最终达到第一级压力水在混压器14中自动调节其压力的目的。其中，调压是指利用水与气体在压力变化时的压力体积差，来实现其自动调节输出水的管道水压。

按照这一技术实用新型方法，目前所设计出的一台“压水集成式集聚海洋波浪能的能量转换发电装置”，长约380米、宽7米、高3米、主体吃水深度为2米，其总体“理论上保守计算”之单台发电功率约为1680千瓦。这样，单台发电系统的每天发电量即为4万多度，每月的收益（每度电按0.5元、每月按30天计算）即为60多万元，若每年按10个月计，则一年的收入即为600多万元。而一个小型发电厂，从规模上讲，其码也需安装10台这样的发电装置，那么，显而易见，它的年收入，则可达600多万元。目前所设计的单台海浪发电系统总重量为712吨左右，其中配重混凝土块为384吨，其它每吨连同材料和制作成本按1万元/吨计算，再加上100万元其它费用，它的单台制造成本即500万元左右，而10台这样的发电装置总投入也不过5000万元上下。如此，它不仅当年可以收回投资，而其当年即也可以取得相当的收益了。

Claims (7)

1.一种用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，其特征在于：它包括一立方体杆架，立方体杆架包括上横杆（9）和下横杆（10），下横杆（10）上设置有滑动孔；在所述的上横杆（9）和下横杆（10）之间设置能量转换装置（13）。

2.根据权利要求1所述的用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，其特征在于：在所述立方体杆架的两侧设置侧辅浮体（15）和配重体（24）。

3.根据权利要求1或2所述的用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，其特征在于：所述的能量转换装置（13）包括架设在立方体杆架上的至少24个能量收集小单元，每个能量收集小单元摄取海洋波浪起伏的势能和海洋波浪推进的动能，并将收集的能量通过媒介统一送至混压器（14）中。

4.根据权利要求3所述的用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，其特征在于：所述的能量收集小单元包括一个材料密度＜0.91g/cm³的浮子（2）和一个材料密度＞7g/cm³的坠子（3），柱塞泵（4）上部穿过坠子（3）、浮子（2）后连接在法兰（11）上，柱塞泵（4）下部滑动设置在立方体杆架的滑动孔中；所述柱塞泵（4）内的中空柱塞泵杆（5）穿过立方体杆架与导流管（12）相通，导流管（12）的末端与混压器（14）相通。

5.根据权利要求4所述的用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，其特征在于：所述浮子（2）的上部为圆柱体，下部为倒置圆台；所述的坠子（3）为圆锥体；浮子（2）下部的倒置圆台底面与坠子（3）的上表面对接，且所述的圆柱体、倒置圆台、圆锥体同轴设置。

6.根据权利要求4所述的用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，其特征在于：在中空柱塞泵杆（5）的顶部设置逆止阀I（7），在柱塞泵泵体下端设置逆止阀II（8）。

7.根据权利要求4所述的用于集聚海洋波浪能的能量转换发电的工作平台，其特征在于：所述的混压器（14）为一密闭腔体，其上设有与导流管（12）相通的竖管，其侧面设有与调压器（18）相通的输出管道。

Images