CN203867770U - 漂浮阵列摆式波浪能发电装置 - Google Patents

漂浮阵列摆式波浪能发电装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种漂浮阵列摆式波浪能发电装置，包括摆板、液压油缸、浮式基础、水下液压能量转换系统、海底电缆以及锚泊系统，其中，在波浪作用下摆板可以在摇摆方向对液压缸做功，通过水下液压能量转换系统以及海底电缆将电能送至岸上，通过对浮式基础的压载控制实现装置的下潜和上升，方便了装置维护。同时采用在浮式基础上布置多组摆板的阵列形式提高了波能利用效率，减少施工周期，降低成本，提高了装置的生存空间和工作机动性，以及有效地克服了单个装置电能输出连续和稳定性差的问题。

Description

漂浮阵列摆式波浪能发电装置
技术领域
本实用新型涉及一种海洋波浪能发电装置，尤其涉及一种通过对浮式基础进行主动压载控制的系泊式漂浮阵列摆式波浪能发电装置。
背景技术
海洋波浪能具有分布面广，清洁，可再生等优点。合理有效地利用波浪能已成为解决目前能源短缺和环境污染的有效途径，这种共识已被世界各国所认同。新能源的开发利用已是当务之急。但现有的波浪发电装置成本高，规模小，经济效益差，投资回收期长束缚了其大规模商业化的利用和开发。
摆式波浪能发电装置是波浪发电装置类型中研究的热点，目前国内外的研究主要集中在单个波浪能发电装置上的发电效率以及水动力控制方面。单个装置的结果是发电量比较小，电能输出连续性、稳定性较差，达不到民用或商业用电的目的。本技术方案通过漂浮阵列布置的方式，将分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收，使其高效、稳定地转化为稳定连续的电能，并且可以使波浪发电装置承受较大的灾害性海况的破坏，实现装置安全运行。比较现有的岸基型摆式波浪能发电装置，本技术不需要占用海岸土地资源；能以远低于岸基型摆式波浪能发电装置的成本布置在波浪能密度较高的水域（中国的沿海海况周期较短，波高较小，岸边浅水的波浪能资源明显小于较深处的波浪能资源；较深水域海底固定式结构需要更高的工程造价，同时还会带来施工和维护方面的困难）。
漂浮摆式波浪能发电装置可以很好地解决上述问题，具有施工成本低、施工周期短、发电装置布置地点灵活、布放和维护方便等优点，因而具有较大的推广空间。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有主动压载控制吃水功能的漂浮阵列摆式波浪能发电装置，该装置业经海试验证能够解决现有摆式发电装置存在的波浪发电量小、电力输出波动大、成本高、安装维护困难以及使用范围受限等技术难题。
本实用新型的技术方案如下：
一种漂浮阵列摆式波浪能发电装置，包括内部设有压载舱和机舱的浮式基础、海底电缆、水下液压能量转换系统、液压马达、与液压马达驱动连接的发电机、液压油缸，所述浮式基础四周设置有锚链吊耳并由锚链系泊于海底， 
所述浮式基础上布置有三排、多列的摆板，其排列组合形式可以为矩阵排列或者网格排列，摆板上部露出水面，所述液压油缸的一端与摆板的一侧相铰接，另一端铰接于浮式基础顶面；
所述水下液压能量转换系统设置在机舱内，并通过管路连接液压马达及液压油缸，用于将液压油缸往复移动产生的液压能转换为液压马达的机械能驱动发电机单向转动发电，所述发电机的输出端通过海底电缆连接岸上配电设备。
进一步地，所述摆板为中空结构，用以增加摆板的浮力。
进一步地，所述压载舱设有通过进气排水或进水排气实现浮式基础(3)的上升或下潜的进排水管和进排气管，进排水功能的实现采用水泵和/或压缩空气。
进一步地，所述压载舱内还设有实时反馈舱内水深数据的液位传感器。
进一步地，所述机舱内还装有视频监控器。
进一步地，所述压载舱上部开有方便施工人员进出作业的人孔，所述人孔上设置有可开闭的人孔盖。
本实用新型的有益效果是：可以有效地实现波浪发电装置的深海工作，扩大了装置的工作空间；可以对装置进行岸上预制，拖运安装，很好地节约了施工时间，降低工程造价及提高装置的工作安全性，延长了装置的生命周期；同时，阵列布置的方案可以很好地解决能量输出的稳定性和连续性难题，特别适合于中国的低密度波浪能实际情况。
附图说明
图1是本实用新型中漂浮阵列摆式波浪能发电装置的侧视示意图。
图2是本实用新型中漂浮阵列摆式波浪能发电装置的正视示意图。
图3是本实用新型中漂浮阵列摆式波浪能发电装置水下液压能量转换系统结构示意图。
图4是本实用新型的漂浮阵列摆式波浪能发电装置的实施例一布置俯视示意图。
图5是本实用新型的漂浮阵列摆式波浪能发电装置的实施例二布置俯视示意图。
图6是本实用新型的漂浮阵列摆式波浪能发电装置的实施例三布置俯视示意图。
图中1.摆板，2.液压油缸，3.浮式基础，4.系泊锚链，5、液压缸进油管，6.液压缸出油管，7.第一单向阀，8.进油管，9.回油管，10.蓄能器，11.液压马达，12. 发电机，13.油箱，14.海底电缆，15.第二单向阀，16.第三单向阀，17.第四单向阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实用新型目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。
实施例1
如图1至图4所示，一种漂浮阵列摆式波浪能发电装置，包括内部设有压载舱和机舱的浮式基础3、海底电缆14，所述浮式基础3四周设置有锚链吊耳并由锚链4系泊于海底， 还包括若干中空结构的摆板1、液压油缸2及水下液压能量转换系统，所述摆板1呈阵列状分布地铰接在所述浮式基础3顶面，摆板1上部露出水面，本实施例中，所述摆板1为三排三列共9个，摆板1布置间距也根据实际情况进行确定。所述液压油缸2的一端与摆板1的一侧相铰接，另一端铰接于浮式基础3顶面。
如图3所示，所述水下液压能量转换系统设置在机舱内，包括与发电机12驱动连接的液压马达11，所述液压马达11的进油管8连接蓄能器10后分别与第一单向阀7和第四单向阀17的出口端相连通，所述液压马达11的回油管9连接油箱13后分别与第二单向阀15和第三单向阀16的入口端相连通，所述第一单向阀7的入口端及第二单向阀15的出口端汇合后与液压油缸2的液压缸进油管5相连通，所述第三单向阀16的出口端及第四单向阀17的入口端汇合后与液压油缸2的液压缸进油管5相连通，所述发电机12的输出端通过海底电缆4连接岸上配电设备，利用摆板1的水平运动带动做功，所述的液压缸往复行程均可以做功，其进出油管均连接水下液压能量转换系统。
摆板1摆动时，所述的液压油由液压油缸2的液压缸进油管5或液压缸出油管6流经单向阀进行单向导通，由进油管8进入蓄能器10，然后流经液压马达11，液压马达11带动发电机12发电，电流由海底电缆14送至岸上，整个发电过程都有上位机进行监控并实时反馈和进行主动控制。
其中，海底电缆集合光纤通讯、电力输出及动力输送于一体，铠装而成。
进一步地，所述压载舱设有通过进气排水或进水排气实现浮式基础3的上升或下潜的进排水管和进排气管，进排水功能的实现采用水泵和/或压缩空气。
进一步地，所述压载舱内还设有实时反馈舱内水深数据的液位传感器。
进一步地，所述机舱内还装有视频监控器，以进行装置控制和数据、视频反馈通信。
进一步地，所述压载舱上部开有方便施工人员进出作业的人孔，所述人孔上设置有可开闭的人孔盖，方便施工人员进出作业，发电装置工作时人孔盖密封防止进水。
装置由拖船拖运至预定海域，然后将浮式基础3四角的锚链系泊于海底。装置下潜工作时，岸上控制间上位机人工交互控制压载实现装置的下潜，至摆板1达到预定吃水深度时停止。当发电装置维护或拖运回港时, 岸上控制间上位机人工交互控制压载实现装置的上浮,浮式基础上升浮出水面,进行现场维修或者拆卸海底电缆起锚拖回船厂。
所述的漂浮阵列摆式波浪能发电装置，其中，摆式浮子对液压油缸的做功不限于发电的形式，必要时通过连接其他设备转换为其他能量形式，如制氢、制氮及海水淡化等。
实施例2
如图5所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述摆板1为三排，其中，左右两排为3列，中间一排为2列，共8个，摆板1布置间距也根据实际情况进行确定。
实施例3
如图6所示，本实施例与实施例1的区别在于：所述摆板1为三排五列共15个，摆板1布置间距也根据实际情况进行确定。
本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种漂浮阵列摆式波浪能发电装置，其特征在于：包括内部设有压载舱和机舱的浮式基础(3)、海底电缆(14)、水下液压能量转换系统、液压马达(11)、与液压马达(11)驱动连接的发电机(12)、液压油缸(2)，所述浮式基础(3)四周设置有锚链吊耳并由锚链(4)系泊于海底， 
所述浮式基础(3)上布置有三排、多列的摆板(1)，其排列组合形式可以为矩阵排列或者网格排列，摆板(1)上部露出水面，所述液压油缸(2)的一端与摆板(1)的一侧相铰接，另一端铰接于浮式基础(3)顶面；
所述水下液压能量转换系统设置在机舱内，并通过管路连接液压马达(11)及液压油缸(2)，用于将液压油缸(2)往复移动产生的液压能转换为液压马达(11)的机械能驱动发电机(12)单向转动发电，所述发电机(12)的输出端通过海底电缆(4)连接岸上配电设备。
2.根据权利要求1所述的漂浮阵列摆式波浪能发电装置，其特征在于：所述摆板(1)为中空结构。
3.根据权利要求1所述的漂浮阵列摆式波浪能发电装置，其特征在于：所述压载舱设有通过进气排水或进水排气实现浮式基础(3)的上升或下潜的进排水管和进排气管，进排水功能的实现采用水泵和/或压缩空气。
4.根据权利要求1所述的漂浮阵列摆式波浪能发电装置，其特征在于：所述压载舱内还设有实时反馈舱内水深数据的液位传感器。
5.根据权利要求1所述的漂浮阵列摆式波浪能发电装置，其特征在于：所述机舱内还装有视频监控器。
6.根据权利要求1所述的漂浮阵列摆式波浪能发电装置，其特征在于：所述压载舱上部开有方便施工人员进出作业的人孔，所述人孔上设置有可开闭的人孔盖。
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