CN203978704U - 一种自由多浮子波浪能发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种自由多浮子波浪能发电装置，包括浮岛、液压系统、控制系统、锚固定系统以及电气系统；所述液压系统、控制系统以及电气系统通过浮岛共同漂浮在水面上。本实用新型技术方案运行稳定；自由浮保证不受潮差的影响，由此可大大减少潮差带来的影响，减少潮差影响的投入；整体高度小，采用锚索柔性固定，底盘大，使得系统在中抵抗大风、波浪的能力强，整体运行可靠；独立浮岛工作平台，整体结构能随潮差升降，减少或者避免了执行机构液压部件等装置受到海水的侵蚀而失效或者寿命减短；锚固定结构造价低，柔性连接容易保证安全。

Description

一种自由多浮子波浪能发电装置

技术领域  

 本发明涉及一种发电装置，尤其涉及一种利用波浪能转化电能的发电装置。 

背景技术

   波浪能是蕴含量丰富的清洁能源，本装置为自由多浮子波浪发电装置，主要利用波浪起伏运动产生的能量，通过本装置转化为可利用的电能。国际国内的波浪能利用设备多在理论或研究阶段，应于实践的发电装置因海洋波浪的特点多少存在不足，主要表现在：能量利用率低，发电机组小；设备运行不稳定，提供的电力幅度变化大；系统的安全性受海洋环境的影响大，容易损坏；为解决潮位差的设计制造成本太高，而且很不可靠。 

现有波能发电设备的组成的工作部件是浮子，这也是利用波浪的有效直接方法，但是因为潮差的原因，浮子在海水中的相对位置是有变化的，对于一个小小的发电装备来讲，因为潮差增加的设备重量及部件可以占成本的30％以上，而且还要考虑这些部件的运行可靠性，万一运行过程这些调节潮差的部件出现问题，波能装置的发电效率将大打折扣。潮位差调节还需要行程、电气、执行机构等部件的协调控制，特别是行程电机，需要耗费大量的电能，本就发电量不大的波浪能装置，其有效电量就更低，执行机构在海洋中长期运行，受到海水侵蚀、多次运行后会失效，执行机构失去调节功能，造成波能装置的液压部件涨潮后浸没在海水中，从而使液压部件失效。 

调节潮差部件不但需要部件的可靠性提高，更因为潮差升降要求将整体提高，提高的高度带来整体重心上移。还有，因为对潮差的敏感度太强，安装时对底部潜浮体的水平度及高度的精确度要求很高，施工难度大大提高。在波浪冲击下，装置左右摇摆，重心提高造成稳定性下降，甚至发生倾覆的毁灭性后果。 

发明内容

针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供了一种运行稳定、整体结构集中、整体结构随潮汐的升高而升高，降低而降低，自由浮保证不受潮差的影响、整体高度小，底盘大，使得系统在中抵抗大风、波浪的能力强，工作原理简单，能量转化过程少，中间转化部件少，相对系统工作稳定性高整体运行可靠的波浪能发电装置。 

本发明的技术方案为：一种自由多浮子波浪能发电装置，包括液压系统（2）、控制系统（3）、锚固定系统（4）以及电气系统（5）；其特征在于：所述液压系统（2）、控制系统（3）以及电气系统（5）通过浮岛（1）共同漂浮在水面上； 

所述浮岛（1）包括主要由漂浮体（11）和框架（12）配合组成的一个工作平台（14）；所述工作平台（14）上固定液压系统（2）、电气系统（5）以及控制系统（3）；

所述液压系统（2）是能量转换系统主要包括将波浪能转换为机械能的杠浮工作系统（23）、若干个与杠浮工作系统（23）配合将机械能转换为液压能的油缸（22）以及收集并平衡各个油缸液压的液压集成系统（21）；

所述杠浮工作系统（23）分散在所述浮岛（1）周边，与浮岛（1）联结成整体共同漂浮在水面上；

所述锚固定系统（4）主要由多根锚索（41）一端固定于海底的配重装置（42）上，另一端固定在所述浮岛（1）上组成；

所述电气系统包含发电机（51）以及设置于液压集成系统（21）与发电机（51）之间的液压马达（52）；

所述发电机（51）与控制系统（3）连接，所述控制系统（3）内设置储存电力的电池。

所述漂浮体（11）由若干个单元体组成，通过框架（12）架构组合成整体；所述框架（12）向外延伸出部分组成固定所述杠浮工作系统（23）的支撑架（13）；所述工作平台（14）设置在高出海平面3米以上的位置，且内设排水系统。 

所述杠浮工作系统包括若干个杠浮单元；所述杠浮单元呈环状分散于所述浮岛周边。 

所述的杠浮单元包括底部轮廓设置成内双曲线型式的浮子（231）和控制浮子定位的导轴（232）；所述导轴（232）固定于支撑架（13）上与浮子（231）保持相对运动；所述浮子（231）与导轴（232）之间设有滑套。 

每个浮子（231）至少与2根导轴（232）相互配合。 

所述若干个油缸（22）通过液压集成系统（21）与液压马达（52）连通。 

所述液压系统（2）、控制系统（3）、锚固定系统（4）以及电气系统（5）通过浮岛（1）联合成整体，能随潮差变化而保持相对移动。 

本发明的有益效果为： 

1、运行稳定，采用液压集成和多浮工作能保持系统油压变化小，运行稳定，同样，多浮使用底盘大，相对运行也稳定。

2、自由浮保证不受潮差的影响，由此可大大减少潮差带来的影响，减少潮差影响的投入。 

3、整体高度小，采用锚索柔性固定，底盘大，使得系统在中抵抗大风、波浪的能力强，整体运行可靠。 

4、 独立浮岛工作平台，整体结构能随潮差升降，减少或者避免了执行机构液压部件等装置受到海水的侵蚀而失效或者寿命减短。 

5、锚固定结构造价低，柔性连接容易保证安全。 

附图说明

图1所示为本发明一种自由多浮子波浪能发电装置的结构示意图 

图2所示为浮岛1的结构示意图

图3所示为实施例1所涉及的结构图

图4所示为杠浮工作系统结构示意图

图5所示为杠浮单元结构示意图 

具体实施方式 

实施例：如图所示：1、浮岛；11、漂浮体；12、框架；13、支撑架；14、工作平台；2、液压系统；21、液压集成系统；22、油缸；23、杠浮工作系统；231、浮子；232、导轴；3、控制系统；4、锚固定系统；41、锚索；42、配重装置；5、电气系统；51、发电机；52液压马达。

如图1所示本发明包括浮岛1通过锚固定系统4稳定漂浮在水面，其中锚索41一端固定在浮岛1底部另一端固定在海底配重装置42上，本发明采用锚索这样的软连接固定浮岛1，目的是保证浮岛及整个设备组，在台风及大浪的冲击下，保持柔性运动减缓冲击力度，以确保机组的安全运行；另外，锚索的卸拉固定方向也能保证使得机组的运动幅度减少，这样就大大提高了整个发电装置的抗风险能力。液压系统2中的液压集成系统21、电气系统5以及控制系统3固定在浮岛1的工作平台14上；使得整个机组组成一个整体，在浮岛1的辅助下，能随水平面的升高而升高，降低而降低，因此便减小了因潮差变化造成的对发电机等易损配件的损坏。油缸22设置在浮岛1边缘向外延伸的支撑架13上，杠浮工作系统23中设置的多个杠浮单元分别与各个油缸22配合连接； 

如图2所示为浮岛1的构成图，主要包括框架若干个漂浮体11通过框架12紧密并排固定在一起，一般情况下，结构的净浮力不小于整体重力的30%，并且不小于200KN，以保证机组在摆动状态下有足够小的摆动幅度。漂浮体11的制作材料使用防腐材料，并且按压力容器要求制作，制作完成后进行压力试验。

浮岛1在利用框架铺设在漂浮体11组成的平面上，构成一个工作平台14，工作平台14漂浮在水平面上，最好设定在距离水平面以上3米，目的是为了保证受到海浪冲灌次数较少，减少易损件的受损机率；工作平台14在制作过程中进行强结构密封，内部还具备排水设施， 确保遇到大浪无法避免的被灌水时，能够尽快的排出积水，尽量减少海水对易损件的损伤；上述提到的易损件主要是电机、液压马达等电气部件。 

框架14向外延伸构成支撑架13，支撑架13用于固定杠浮工作系统23以及油缸22。 

如图3所示为本发明利用波浪能发电的原理图，包括分散布置的油缸22、平衡油压并稳定输出油压的液压集成系统21，液压集成系统21与液压马达52连接；如图4所示，杠浮工作系统23呈环状分布并固定在浮岛1的支撑架13上，当波浪从环状结构的一侧冲击杠浮工作系统时，杠浮工作系统则会保持一侧浮动较大，而相对一侧浮动较小或者不运动，这样就使得液压集成系统21收集到的液压大小始终保持在一个水平，不会因潮差或者风浪的大小出现油压变化过大，而无法控制甚至系统崩溃的现象。如图5所示，杠浮工作系统主要有多个杠浮单元组成，每个杠浮单元都设置有一个底部的轮廓结构为内双曲线型式的浮子231，以及对浮子231工作时起定位控制作用的两个导轴232；为了保证浮子231的工作寿命，导轴232与浮子231之间设置有耐磨材料制成的滑套；浮子231在波浪的作用下，做上下运动，而导轴232相对于浮子231是不动的，导轴232的材料与滑套相互影响，因此选择为一个硬度较高的材料，而滑套选择较软蛋耐磨的材料。 

当浮子231收到波浪向上推力作用，推动油缸活塞做向上运动，油缸的油受到挤压，产生压力，该压力一般不小于2Mpa，该压力传递到液压集成系统21，而液压集成系统21将来自于多个油缸的不同时间不同压力进行平衡及缓冲后，变成较为稳定压力及流量的压力油，该压力油驱动液压马达52工作，液压马达52的转速较为稳定，液压马达52驱动发电机51工作，发电机51发出较为稳定的电能，该电能通过控制系统3进行分配，一部分储存于电池内，另一部分用于发电机51等电气系统自身用电。 

Claims (8)

1.一种自由多浮子波浪能发电装置，包括液压系统（2）、控制系统（3）、锚固定系统（4）以及电气系统（5）；其特征在于：所述液压系统（2）、控制系统（3）以及电气系统（5）通过浮岛（1）共同漂浮在水面上；

所述浮岛（1）包括主要由漂浮体（11）和框架（12）配合组成的一个工作平台（14）；所述工作平台（14）上固定液压系统（2）、电气系统（5）以及控制系统（3）；

所述液压系统（2）是能量转换系统主要包括将波浪能转换为机械能的杠浮工作系统（23）、若干个与杠浮工作系统（23）配合将机械能转换为液压能的油缸（22）以及收集并平衡各个油缸液压的液压集成系统（21）；

所述杠浮工作系统（23）分散在所述浮岛（1）周边，与浮岛（1）联结成整体共同漂浮在水面上；

所述锚固定系统（4）主要由多根锚索（41）一端固定于海底的配重装置（42）上，另一端固定在所述浮岛（1）上组成。

2.根据权利要求1所述的一种自由多浮子波浪能发电装置，其特征在所述电气系统包含发电机（51）以及设置于液压集成系统（21）与发电机（51）之间的液压马达（52）；

所述发电机（51）与控制系统（3）连接，所述控制系统（3）内设置储存电力的电池。

3.根据权利要求1所述的一种自由多浮子波浪能发电装置，其特征在于所述漂浮体（11）由若干个单元体组成，通过框架（12）架构组合成整体；所述框架（12）向外延伸出部分组成固定所述杠浮工作系统（23）的支撑架（13）；所述工作平台（14）设置在高出海平面3米以上的位置，且内设排水系统。

4.根据权利要求2所述的一种自由多浮子波浪能发电装置，其特征在于所述杠浮工作系统包括若干个杠浮单元；所述杠浮单元呈环状分散于所述浮岛周边。

5.根据权利要求4所述的一种自由多浮子波浪能发电装置，其特征在于所述的杠浮单元包括底部轮廓设置成内双曲线型式的浮子（231）和控制浮子定位的导轴（232）；所述导轴（232）固定于支撑架（13）上与浮子（231）保持相对运动；所述浮子（231）与导轴（232）之间设有滑套。

6.根据权利要求5所述的一种自由多浮子波浪能发电装置，其特征在于每个浮子（231）至少与2根导轴（232）相互配合。

7.根据权利要求1所述的一种自由多浮子波浪能发电装置，其特征在于所述若干个油缸（22）通过液压集成系统（21）与液压马达（52）连通。

8.根据权利要求1～6任一项所述的一种自由多浮子波浪能发电装置，其特征在于所述液压系统（2）、控制系统（3）、锚固定系统（4）以及电气系统（5）通过浮岛（1）联合成整体，能随潮差变化而保持相对移动。