WO2019090804A1 - 集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置 - Google Patents

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周宇
刘成果
张崇伟
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    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/30—Energy from the sea, e.g. using wave energy or salinity gradient

Definitions

  • the present invention relates to a pendulum wave energy generating device integrated in a floating breakwater, which belongs to the field of new energy utilization technology.
  • the invention proposes a pendulum wave energy generating device integrated in a floating breakwater. Due to the low cost of the floating breakwater and its application to deep waters, the integrated system converts wave energy into electricity for production in deep waters with high wave energy density and saves a lot of construction costs.
  • the object of the present invention is to provide a pendulum wave energy generating device based on a deep sea floating breakwater for the deficiencies in the prior art.
  • a pendulum wave energy generating device integrated in a floating breakwater including a floating breakwater, a buoyant pendulum, a hydraulic power generation system, a mooring fixing system, and a power system;
  • the floating breakwater 2 is a floating rectangular parallelepiped structure, and a multi-layered swash plate 3 is disposed under the undulation
  • the heave motion of the wave, the floating breakwater 2 and the heave plate 3 form a working platform;
  • the bottom of the buoyant pendulum plate 6 is hinged to the front side of the floating breakwater 2 through the bearing 5, and the buoyant pendulum plate 6 swings around the bearing 5 under the action of the wave, and the upper end of the buoyant pendulum plate 6 is driven by the transmission rod and the hydraulic power.
  • the system is connected; [0008]
  • the hydraulic power generation system is a wave energy conversion system, and is connected with the generator 1 through a hydraulic oil pipe; when the transmission rod rotates with the buoyancy swing plate 6 to the left and right, the transmission rod drives the piston in the hydraulic oil cylinder, and then drives Hydraulic oil in the hydraulic cylinder, hydraulic oil is transmitted to the generator 1 through the hydraulic oil pipe, driving the generator to generate electricity 1;
  • the power system includes a generator 1 and a hydraulic motor disposed between the hydraulic power generation system and the generator 1;
  • the anchoring fixing system is composed of a plurality of anchor chains 7, each of which is fixed at the bottom of the seabed, and the other end is fixed at the bottom edge of the floating breakwater 2, and the floating breakwater 2 is connected with the seabed through the anchor chain 7.
  • the floating breakwater is placed in the deep waters with dense wave energy to improve the wave energy conversion efficiency; the buoyant pendulum wave energy generating device is combined with the floating breakwater to greatly reduce the construction cost; the independent floating working platform, the overall structure It can be lifted and lowered with the tidal range, reducing or avoiding the failure of the hydraulic components of the actuator to be eroded by seawater or to shorten the life.
  • 1 is a schematic view showing the structure of the present invention.
  • the pendulum wave energy generating device integrated in the floating breakwater mainly comprises a generator 1, a floating breakwater 2, a heave plate 3 and a hydraulic power generation system 4; a floating plate 3 is provided with a heave plate 3 at a lower portion;
  • the system 4 is connected to the upper end of the buoyant wobble plate 6 through a transmission rod, and is connected to the generator 1 through a hydraulic oil pipe; the floating breakwater 2
  • the anchor chain 7 is moored to the sea floor 8; under the action of the waves, the buoyant pendulum plate 6 and the floating breakwater 2 have a significant relative motion, thereby driving the power generation system 1 to generate electricity.
  • the width of the buoyant pendulum 6 in the direction of the wave is 0.S meters, the height is 1.05 meters, and the thickness is 0.16 meters.
  • the above device is suitable for sea conditions having a water depth of 15-20 meters and a wave period of 5-6 seconds.
  • the floating plate 3 in the lower portion of the floating breakwater 2 has two layers, and the length and width of the heave plate 3 are the same as the length and width of the main body of the floating breakwater 2. Under the action of waves, the heave plate can weaken the vertical oscillation of the floating breakwater 2.
  • a row of buoyant pendulum plates 6 are arranged outside the floating breakwater 2 perpendicular to the wave propagation direction.
  • the spacing between adjacent buoyant pendulum plates 6 is 2.5 meters.
  • the power generating device is located at an upper portion of the breakwater body, and is 0.5 m away from the front side of the breakwater body.
  • the buoyant pendulum plate 6 reciprocates under the action of waves, and the main body of the floating breakwater 2 can be used not only as the floating breakwater 2 but also as a working platform of the wave energy generating device, thereby realizing resource sharing.
  • the construction cost is greatly reduced; the floating plate 3 is arranged under the main body of the floating breakwater 2, which can improve the stability and wave-breaking performance of the floating breakwater 2; when the sea state occurs, the buoyancy pump can be filled with water by the ballast water pump 6 , to sink into the sea, to avoid damage under the action of large waves, improve the survivability of the device under extreme sea conditions.

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Abstract

一种集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置，其包括浮式防波堤（2）、浮力摆板（6）、液压发电系统（4）、锚泊固定系统以及电力系统，电力系统包括液压马达以及发电机（1）。

Description

发明名称:集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置 技术领域
[0001] 本发明涉及集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 属于新能源利用技术领 域。
背景技术
[0002] 随着煤炭、 石油等化石能源的日渐枯竭， 可再生能源的开发成为当前许多国家 的研究热点。 海洋是一个巨大的能量库， 运动波浪携带的波浪能是一种重要的 可再生能源。 然而， 波浪能的空间分布具有一定随机性， 如何提高波浪能的利 用效率是波浪能发电实用化的关键。 已有研究指出， 利用结构物前入射波浪和 反射波浪的叠加原理， 可通过将波浪能装置集成到防波堤等结构上， 来提高波 能转换效率。 在早期的设计中， 波浪能发电装置多集成于岸基固定式或离岸座 底式结构。 然而， 固定式结构物多适用于波浪能密度较小的浅水地区， 同吋需 要对大型水工基础进行高成本投资， 这严重减弱了波浪能发电带来的经济效益 , 限制了波浪能利用的实用化及推广前景。 本发明提出一种集成于浮式防波堤 的摆式波能发电装置。 由于浮式防波堤成本低且适用于深水海域， 因此该集成 系统可在波能密度大深水海域将波浪能转换为生产所需要的电能， 并且节省了 大量的建造成本。
技术问题
[0003] 本发明的目的是针对现有技术中的不足， 提出了一种基于深海浮式防波堤的摆 式波浪能发电装置。
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 本发明的技术方案：
[0005] 集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 包括浮式防波堤、 浮力摆板、 液压 发电系统、 锚泊固定系统以及电力系统；
[0006] 所述的浮式防波堤 2为漂浮长方体结构， 其下方设置多层垂荡板 3 , 用于减弱防 波堤的垂荡运动， 浮式防波堤 2和垂荡板 3组成一个工作平台；
[0007] 所述的浮力摆板 6底部通过轴承 5铰接于浮式防波堤 2迎浪侧， 在波浪作用下浮 力摆板 6绕轴承 5做摇摆运动， 浮力摆板 6上端通过传动杆与液压发电系统相连； [0008] 所述的液压发电系统为波能转换系统， 通过液压油管与发电机 1连接； 当传动 杆随浮力摆板 6左右转动时， 传动杆驱动液压油缸内的活塞， 进而驱动液压油缸 内的液压油， 液压油通过液压油管传递至发电机 1 , 驱动发电机发电 1 ;
[0009] 所述的电力系统包含发电机 1以及设置于液压发电系统与发电机 1之间的液压马 达；
[0010] 所述的锚泊固定系统由多根锚链 7构成， 各锚链 7—端固定于海底， 另一端固定 在浮式防波堤 2底部边缘， 浮式防波堤 2与海底通过锚链 7连接。
发明的有益效果
有益效果
[0011] 将浮式防波堤置于波能密集的深水海域有利于提高波能转换效率； 浮力摆式波 能发电装置与浮式防波堤结合， 大大减少了建设成本； 独立的浮式作业平台， 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侵 蚀而失效或者寿命减短。
对附图的简要说明
附图说明
[0012] 图 1所示为本发明的结构示意图。
[0013] 图中： 1发电机； 2浮式防波堤； 3垂荡板； 4液压发电系统； 5轴承； 6浮力摆板 ； 7锚链； 8海底。
发明实施例
本发明的实施方式
[0014] 以下结合附图和技术方案， 进一步说明本发明的具体实施方式。
[0015] 集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 主要包括发电机 1、 浮式防波堤 2、 垂荡板 3和液压发电系统 4; 浮式防波堤 2下部设置垂荡板 3; 液压发电系统 4通过 传动杆连接浮力摆板 6的上端连接， 通过液压油管与发电机 1连接； 浮式防波堤 2 通过锚链 7系泊于海底 8 ; 在波浪的作用下， 浮力摆板 6与浮式防波堤 2存在明显 的相对运动， 进而驱动发电系统 1进行发电。
[0016] 具体参数如下：
[0017] 浮力摆板 6的迎浪方向的宽度为 0.S米， 高度为 1.05米， 厚度 0.16米。
[0018] 上述装置适宜水深 15-20米、 波浪周期为 5-6秒的海况。
[0019] 作为优选， 浮式防波堤 2下部的垂荡板 3为 2层， 垂荡板 3的长宽尺寸与浮式防波 堤 2主体的长宽尺寸相同。 在波浪作用下， 垂荡板能够起到减弱浮式防波堤 2垂 向振荡的作用。
[0020] 作为优选， 在浮式防波堤 2外侧垂直于波浪传播方向布置 1排浮力摆板 6。
[0021] 作为优选， 相邻浮力摆板 6之间的间距为 2.5米。
[0022] 作为优选， 发电设备位于防波堤主体的上部， 距离防波堤主体前侧为 0.5米。
[0023] 按照本发明的技术方案， 浮力摆板 6在波浪作用下做往复摆动， 浮式防波堤 2主 体不仅可作为浮式防波堤 2又可作为波能发电装置的工作平台， 实现资源的共享 , 大大降低了建造成本； 浮式防波堤 2主体下设置垂荡板 3， 可提高浮式防波堤 2 的稳定性和消浪性能； 当出现恶劣海况时， 可以通过压载水泵给浮力摆板 6充水 , 使其沉入海水中， 避免在较大的波浪力作用下损坏， 提高装置在极端海况下 的生存能力。

Claims

[权利要求 1] 集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其特征在于， 包括浮式防 波堤、 浮力摆板、 液压发电系统、 锚泊固定系统以及电力系统； 所述的浮式防波堤 （2) 为漂浮长方体结构， 其下方设置多层垂荡板 (3) ， 用于减弱防波堤的垂荡运动， 浮式防波堤 （2) 和垂荡板 （3 ) 组成一个工作平台； 所述的浮力摆板 （6) 底部通过轴承 （5) 铰接于浮式防波堤 （2) 迎 浪侧， 在波浪作用下浮力摆板 （6) 绕轴承 （5) 做摇摆运动， 浮力摆 板 （6) 上端通过传动杆与液压发电系统相连； 所述的液压发电系统为波能转换系统， 通过液压油管与发电机 （1) 连接； 当传动杆随浮力摆板 （6) 左右转动时， 传动杆驱动液压油缸 内的活塞， 进而驱动液压油缸内的液压油， 液压油通过液压油管传递 至发电机 （1) , 驱动发电机发电 （1) ； 所述的电力系统包含发电机 （1) 以及设置于液压发电系统与发电机
( 1 ) 之间的液压马达；
所述的锚泊固定系统由多根锚链 （7) 构成， 各锚链 （7) —端固定于 海底， 另一端固定在浮式防波堤 (2) 底部边缘， 浮式防波堤 （2) 与 海底通过锚链 （7) 连接。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其 特征在于， 所述的浮力摆板 （6) 的迎浪方向的宽度为 0.S米， 高度为 1.05米， 厚度 0.16米。
[权利要求 3] 根据权利要求 1或 2所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其特征在于， 所述的浮式防波堤 (2) 下部的垂荡板 （3) 为 2层。
[权利要求 4] 根据权利要求 1或 2所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其特征在于， 所述的发电机位于浮式防波堤 （2) 主体的上部， 距离 浮式防波堤 （2) 主体前侧为 0.5米。
[权利要求 5] 根据权利要求 3所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其 特征在于， 所述的发电机位于浮式防波堤 （2) 主体的上部， 距离浮 式防波堤 （2) 主体前侧为 0.5米。
[权利要求 6] 根据权利要求 1、 2或 5所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装 置， 其特征在于， 所述的相邻浮力摆板 （6) 之间的间距为 2.5米。
[权利要求 7] 根据权利要求 3所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其 特征在于， 所述的相邻浮力摆板 （6) 之间的间距为 2.5米。
[权利要求 8] 根据权利要求 4所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其 特征在于， 所述的相邻浮力摆板 （6) 之间的间距为 2.5米。
[权利要求 9] 根据权利要求 1、 2或 5所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装 置， 其特征在于， 所述的浮式防波堤 （2) 外侧垂直于波浪传播方向 布置 1排浮力摆板 (6) 。
[权利要求 10] 根据权利要求 4所述的集成于浮式防波堤的摆式波浪能发电装置， 其 特征在于， 所述的浮式防波堤 （2) 外侧垂直于波浪传播方向布置 1排 浮力摆板 (6) 。
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