WO2020199698A1 - 一种蓄能式海浪发电站 - Google Patents

一种蓄能式海浪发电站 Download PDF

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Abstract

一种蓄能式海浪发电站,包括固定柱(1),固定柱上安装有海浪能源传输与稳定机构(2);海浪能源传输与稳定机构上安装有海浪能源收集机构(3);海浪能源传输与稳定机构设置有传输管道(5);海浪能源收集机构通过传输管道连接蓄能与应用机构(4);蓄能与应用机构包括稳压蓄气罐(6)、高压蓄气罐(7)、气压驱动装置(8)和发电装置(9);海浪能源收集机构包括蓄气浮动罐(14)、第一多重式压气泵(15)、第二多重式压气泵(16)、杠杆(17)和浮子(18);蓄能式海浪发电站能够产生稳定的蓄气以及排气作为动力驱动气压驱动装置带动发电装置发电,具有发电稳定,制作成本低,实用性高,安装与维护方便的特点。

Description

一种蓄能式海浪发电站 技术领域
本发明涉及发电设备技术领域,特别地是一种蓄能式海浪发电站。
背景技术
在石油、天然气、煤炭等能源日益短缺、环境污染日趋严重的今天,开发利用可再生能源正在受到各国政府和工程技术人员的重视,许多发达国家正在投入重金研究利用可再生能源发电的方法。
海浪能、风能和太阳能是自然界中大量存在的可再生能源。目前,利用风能和太阳能发电的研究已经取得了不少进展,已有许多国家建立了风能和太阳能发电站。地球有70%的面积是海洋,海浪中隐藏着大量的能量,研究开发利用任意海域的海浪能量进行发电,其意义十分巨大。对于海浪发电,虽然有些研究报导,但是进展十分有限。海浪发电通常包括用于捕获海浪能量的海浪捕能器和与海浪捕能器连接且将捕获的能量转化成电能的发电装置。目前,海浪发电成熟的技术为点头鸭式海浪发电站,但是,其制作成本高,而且利用效率不高,发电稳定性差,且在储蓄能量上大多以电池方式,但电池的寿命也是一定,提高了不少发电成本海浪式发电,动能虽大,但存在着不稳定因素,现有的海浪发电站均存在发电电力不稳定的问题,还没有一个经济有效的海浪发电装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发电稳定、制作成本低、维护方便的蓄能式海浪发电站。
本发明通过以下技术方案实现的:一种蓄能式海浪发电站,包括固定柱;其中:所述固定柱上安装有海浪能源传输与稳定机构;所述海浪能源传输与稳定机构上安装有海浪能源收集机构;所述海浪能源传输与稳定机构设置有传输管道;所述海浪能源收集机构通过所述传输管道连接蓄能与应用机构;
所述蓄能与应用机构包括稳压蓄气罐、高压蓄气罐、气压驱动装置和发电装置;所述稳压蓄气罐通过第一输气管和第一气阀与所述高压蓄气罐连接;所述稳压蓄气罐通过第二输气管和第二气阀连接所述气压驱动装置;所述气压驱动装置与所述发电装置连接;
所述海浪能源收集机构包括蓄气浮动罐、第一多重式压气泵、第二多重式压气泵、杠杆和浮子;所述杠杆的一端连接所述浮子,另一端连接所述第二多重式压气泵的一端;所述杠杆的前端中点连接所述第一多重式压气泵的一端;所述第一多重式压气泵的另一端和所述第二多重式压气泵的另一端通过安装座安装于所述蓄气浮动罐上;所述杠杆的中心支 点通过支撑座安装于所述蓄气浮动罐上;所述第一多重式压气泵和所述第二多重式压气泵的气压输出端通过第三输气管与所述蓄气浮动罐连接。
进一步地,所述海浪能源传输与稳定机构包括道轧、滑轮架、螺杆、齿轮组和联通管;所述道轧固定安装在所述固定柱上;所述滑轮架可拆卸安装于所述蓄气浮动罐上;所述滑轮架上安装有滑轮;所述螺杆安装于所述道轧内则;所述螺杆上安装有螺母,所述螺母随着所述螺杆的旋转实现上升与下降运动。
进一步地,所述螺母呈“凹”字形;所述螺母的凹槽位套住所述滑轮;所述滑轮随所述螺母可滑行安装于所述道轧内则。
进一步地,所述螺杆上端连接所述齿轮组,所述齿轮组连接有链齿轮,所述链齿轮装配有链条,所述链条中部设置有重力坠;所述链条的一端连接有浮漂,另一端固定于固定架上;所述重力坠与所述浮漂通过所述链条达到重力平衡并坠进所述联通管内侧;所述联通管安装于所述固定柱侧面,所述联通管的一端安装于接近所述固定柱的顶端,另一端联通于深水区。
进一步地,所述传输管道包括软喉气管和输气管;所述蓄气浮动罐上设有第三气阀;所述第三气阀与所述软喉气管的一端连接;所述软喉气管的另一端连接所述输气管。
进一步地,所述稳压蓄气罐上设有进气口和备用进气口;所述进气口和备用进气口上分别设有控制活塞;所述进气口与所述输气管连接。
进一步地,所述蓄能与应用机构还包括第一水池和第二水池;所述第一水池通过第一水管与所述稳压蓄气罐连接;所述第二水池通过第二水管与所述高压蓄气罐连接;所述第一水管和第二水管上分别设有第一水阀和第二水阀。
进一步地,所述稳压蓄气罐内部设有第一压气缸;所述高压蓄气罐内部设有第二压气缸;所述第一压气缸与所述第二压气缸均安装有防水圈;所述第一压气缸上部装有所述第一水池灌进的水;所述第二压气缸上部装有所述第二水池灌进的水。
进一步地,所述第一多重式压气泵和第二多重式压气泵均包括压气杆、第一重压气泵、第二重压气泵、第三重压气泵和防进水吸气罩;所述第一重压气泵、第二重压气泵和第三重压气泵依次连接;所述第一重压气泵、第二重压气泵和第三重压气泵均设有活塞;所述防进水吸气罩设置于所述压气杆的压气进口上。
进一步地,所述第二输气管上还设置有气压表和过压气阀;所述蓄气浮动罐上还设置有气动螺旋桨、导向浆、放气阀和导向杆;所述固定柱为砖柱或桥墩中的一种。
本发明的有益效果:
本发明通过设置海浪能源收集机构、海浪能源传输与稳定机构和蓄能与应用机构,蓄气浮动罐作为一次储能,将多重式压气泵蓄气产生的气体收集储蓄,蓄气浮动罐储蓄的高压气体通过传输管道传输给稳压蓄气罐和高压蓄气罐,稳压蓄气罐和高压蓄气罐作为二次储能,通过稳压蓄气罐和高压蓄气罐与第一水池和第二水池以及第一压气缸和第二压气缸进行调控,产生稳定的蓄气以及排气作为动力驱动气压驱动装置带动发电装置发电,具有发电稳定的特点;不仅造价低,实用性高,同时解决海岛上的用电难的问题,海浪能源传输与稳定机构和海浪能源收集机构设置桥墩上,充分利用了桥墩的价值,同时发电装置可远离海面,方便安装与维护,大大的提高了储能效果与传送效果。
附图说明
图1为本发明实施例整体结构示意图;
图2为本发明实施例蓄能与应用机构结构示意图;
图3为本发明实施例海浪能源收集机构结构示意图;
图4为本发明实施例海浪能源传输与稳定机构与海浪能源收集机构安装结构示意图;
图5为本发明实施例海浪能源传输与稳定机构内部结构示意图;
图6为本发明实施例多重式压气泵结构示意图。
其中:1-固定柱,2-海浪能源传输与稳定机构,3-海浪能源收集机构,4-蓄能与应用机构,5-传输管道,6-稳压蓄气罐,7-高压蓄气罐,8-气压驱动装置,9-发电装置,10-第一输气管,11-第一气阀,12-第二输气管,13-第二气阀,14-蓄气浮动罐,15-第一多重式压气泵,16-第二多重式压气泵,17-杠杆,18-浮子,19-安装座,20-支撑座,21-第三输气管,22-道轧,23-滑轮架,24-螺杆,25-齿轮组,26-联通管,27-滑轮,28-螺母,29-链齿轮,30-链条,31-重力坠,32-浮漂,33-固定架,34-软喉气管,35-输气管,36-第三气阀,37-进气口,38-备用进气口,39-控制活塞,40-第一水池,41-第二水池,43-第一水管,44-第二水管,45-第一水阀,46-第二水阀,47-第一压气缸,48-第二压气缸,49-防水圈,50-压气杆,51-第一重压气泵,52-第二重压气泵,53-第三重压气泵,54-防进水吸气罩,55-气压表,56-过压气阀,57-放气阀,58-导向杆,59-活塞。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明,在此以本发明的示意下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明,在此以本发明的示意性实施例及说明用来解释本发明,但并不作为对本发明的限定。
如图1至图6所示,一种蓄能式海浪发电站,包括固定柱1;其中:所述固定柱1上安装有海浪能源传输与稳定机构2;所述海浪能源传输与稳定机构2上安装有海浪能源收集机构3;所述海浪能源传输与稳定机构2设置有传输管道5;所述海浪能源收集机构3通过所述传输管道5连接蓄能与应用机构4;
所述蓄能与应用机构4包括稳压蓄气罐6、高压蓄气罐7、气压驱动装置8和发电装置9;所述稳压蓄气罐6通过第一输气管10和第一气阀11与所述高压蓄气罐7连接;所述稳压蓄气罐6通过第二输气管12和第二气阀13连接所述气压驱动装置8;所述气压驱动装置8与所述发电装置9连接;
所述稳压蓄气罐6内的气压小于进气口37或备用进气口38的进气气压时,活塞为开启状态,所述输气管通过进气口37或备用进气口38可以往所述稳压蓄气罐6内输气;所述稳压蓄气罐6内的气压大于进气口37或备用进气口38的进气气压时,活塞为关闭状态,防止稳压蓄气罐6内的气体因压力差从进气口37或备用进气口38往输气管倒流。
当稳压蓄气罐6内的气压大于第一压气缸47上部的水的重力时,第一压气缸47上升,稳压蓄气罐6蓄气量增加;当稳压蓄气罐6内气体达到一定量时,第一压气缸47上部的水通过第一水管43和第一水阀45排向第一水池40;当稳压蓄气罐6内的气压不足时,第一压气缸47下降加压,并通过第一水池40往第一压气缸47上部灌水增压,使稳压蓄气罐6内的气压稳定在一定范围内。
当稳压蓄气罐6内的气体已满,通过第一输气管10与第一气阀11传输给高压蓄气罐7,高压蓄气罐7内的气体气压大于第二压气缸48与第二压气缸48上部的水的重力时,第二压气缸48上升,当高压蓄气罐7内的气体气压小于第二压气缸48与第二压气缸48上部的水的重力时或高压蓄气罐7内的气体气压不足时,第二压气缸48下降加压;并通过第二水池41往第二压气缸48上部灌水增压,使高压蓄气罐7内的气压稳定在一定范围内。
在实际应用上稳压蓄气罐6内的气体不会已满才传输给高压蓄气罐7,第二压气缸48上部的水总质量大于第一压气缸47上部的水,保证把高压蓄气罐7内的气先用完后,稳压蓄气罐6内的气再用完。根据实际需求,高压蓄气罐7可以通过多个串联式或并联式与稳压蓄气罐6连接来增加蓄气量。气压驱动装置8通过排气产生驱动动力,从而带动发电装置9带动发电。利用该方式还可用于风力、太阳能等,先进行蓄能再进行发电,还解决在制动能不稳定情况下,或用电不稳定时,先用气缸压缩机进行蓄气或用电较少时减少排气进行发电。
所述海浪能源收集机构3包括蓄气浮动罐14、第一多重式压气泵15、第二多重式压气 泵16、杠杆17和浮子18;所述杠杆17的一端连接所述浮子18,另一端连接所述第二多重式压气泵16的一端;所述杠杆17的前端中点连接所述第一多重式压气泵15的一端;所述第一多重式压气泵15的另一端和所述第二多重式压气泵16的另一端通过安装座19安装于所述蓄气浮动罐14上;所述杠杆17的中心支点通过支撑座20安装于所述蓄气浮动罐14上;所述第一多重式压气泵15和所述第二多重式压气泵16的气压输出端通过第三输气管21与所述蓄气浮动罐14连接。
所述浮子18内装有水并浮于海面,海浪起落使所述浮子18起落或上下运动带动杠杆17摇动,海浪起将使第二多重式压气泵16进行压气动作,产生蓄气给蓄气浮动罐14,此时,第一多重式压气泵15进行吸气动作,海浪落将使第一多重式压气泵15进行压气动作,产生蓄气给蓄气浮动罐14,此时,第二多重式压气泵16吸气;以此类推,所述蓄气浮动罐14上面可安装多个由浮子18、杠杆17和多重式压气泵组成的蓄气装置,使到蓄气浮动罐14快速蓄气。
具体的,本实施例方案中,所述海浪能源传输与稳定机构2包括道轧22、滑轮架23、螺杆24、齿轮组25和联通管26;所述道轧22固定安装在所述固定柱1上;所述滑轮架23可拆卸安装于所述蓄气浮动罐14上;所述滑轮架23上安装有滑轮27;所述螺杆24安装于所述道轧22内则;所述螺杆24上安装有螺母28,所述螺母28随着所述螺杆24的旋转实现上升与下降运动。
所述道轧22固定安装于预先基建的砖柱或桥墩上,砖柱基建于深海处,使到蓄气浮动罐14随着道轧22在指定点起落,不受潮涨潮落的影响和移动。
具体的,本实施例方案中,所述螺母28呈“凹”字形;所述螺母28的凹槽位套住所述滑轮27;使蓄气浮动罐14的上下位置的变化跟随螺母28上下位置的变化而变化;所述滑轮27随所述螺母28可滑行安装于所述道轧22内则。
具体的,本实施例方案中,所述螺杆24上端连接所述齿轮组25,所述齿轮组25连接有链齿轮29,所述链齿轮29装配有链条30,所述链条30中部设置有重力坠31;所述链条30的一端连接有浮漂32,另一端固定于固定架33上;所述重力坠31与所述浮漂32通过所述链条30达到重力平衡并坠进所述联通管26内侧;所述联通管26安装于所述固定柱1侧面,所述联通管26的一端安装于接近所述固定柱1的顶端,另一端联通于深水区。使联通管26内的水能够稳定,不受到海浪影响。
所述浮漂32在联通管26内侧漂浮,当潮涨时,浮漂32上升而重力坠31下落,带动链齿轮29旋转,齿轮组25跟随链齿轮29旋转,进一步使螺杆24旋转,从而使螺母28上 升;当潮落时,浮漂32滑落而重力坠31上升,带动链齿轮29旋转,齿轮组25跟随链齿轮29旋转,进一步使螺杆24旋转,从而使螺母28下落。蓄气浮动罐14受到螺母28高低的限制,使蓄气浮动罐14只受到潮涨而升潮落而落,不受到海浪起落影响而产生浮动过大,还提高了浮子18起落的弧度,并增加了压气量。
具体的,本实施例方案中,所述传输管道5包括软喉气管34和输气管35;所述蓄气浮动罐14上设有第三气阀36;所述第三气阀36与所述软喉气管34的一端连接;所述软喉气管34的另一端连接所述输气管35。当碰到天气恶劣时,可将第三汽阀36关闭,软喉气管34与滑轮架23同时拆开,蓄气浮动罐14安装有气动螺旋桨与导向浆,可通过放气阀57放气,导向杆58导向,将蓄气浮动罐14移至安全地方。
具体的,本实施例方案中,所述稳压蓄气罐6上设有进气口37和备用进气口38;所述进气口37和备用进气口38上分别设有控制活塞39;所述进气口37与所述输气管35连接。
具体的,本实施例方案中,所述蓄能与应用机构4还包括第一水池40和第二水池41;所述第一水池40通过第一水管43与所述稳压蓄气罐6连接;所述第二水池41通过第二水管44与所述高压蓄气罐7连接;所述第一水管43和第二水管44上分别设有第一水阀45和第二水阀46。
具体的,本实施例方案中,所述稳压蓄气罐6内部设有第一压气缸47;所述高压蓄气罐7内部设有第二压气缸48;所述第一压气缸47与所述第二压气缸48均安装有防水圈49;所述第一压气缸47上部装有所述第一水池40灌进的水;所述第二压气缸48上部装有所述第二水池41灌进的水。
具体的,本实施例方案中,所述第一多重式压气泵15和第二多重式压气泵16均包括压气杆50、第一重压气泵51、第二重压气泵52、第三重压气泵53和防进水吸气罩54;所述第一重压气泵51、第二重压气泵52和第三重压气泵53依次连接;所述第一重压气泵51、第二重压气泵52和第三重压气泵53均设有活塞59;所述防进水吸气罩54设置于所述压气杆50的压气进口上。每重气压泵的大小不一致,可以在不同受力下依旧伸缩压气,在海浪的大或海浪小时都能够正常压气产生蓄气;使多重式压气泵在吸气过程不吸进海水。
具体的,本实施例方案中,所述第二输气管12上还设置有气压表55和过压气阀56;所述蓄气浮动罐14上还设置有放气阀57和导向杆58;所述固定柱1为砖柱或桥墩中的一种。
海浪能源传输与稳定机构2、海浪能源收集机构3和蓄能与应用机构4中还可分别安 装各种气阀电子控制与水阀电子控制器,气压电子感应显示器,远程控制器等。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍,本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例,在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

  1. 一种蓄能式海浪发电站,包括固定柱;其特征在于:所述固定柱上安装有海浪能源传输与稳定机构;所述海浪能源传输与稳定机构上安装有海浪能源收集机构;所述海浪能源传输与稳定机构设置有传输管道;所述海浪能源收集机构通过所述传输管道连接蓄能与应用机构;
    所述蓄能与应用机构包括稳压蓄气罐、高压蓄气罐、气压驱动装置和发电装置;所述稳压蓄气罐通过第一输气管和第一气阀与所述高压蓄气罐连接;所述稳压蓄气罐通过第二输气管和第二气阀连接所述气压驱动装置;所述气压驱动装置与所述发电装置连接;
    所述海浪能源收集机构包括蓄气浮动罐、第一多重式压气泵、第二多重式压气泵、杠杆和浮子;所述杠杆的一端连接所述浮子,另一端连接所述第二多重式压气泵的一端;所述杠杆的前端中点连接所述第一多重式压气泵的一端;所述第一多重式压气泵的另一端和所述第二多重式压气泵的另一端通过安装座安装于所述蓄气浮动罐上;所述杠杆的中心支点通过支撑座安装于所述蓄气浮动罐上;所述第一多重式压气泵和所述第二多重式压气泵的气压输出端通过第三输气管与所述蓄气浮动罐连接。
  2. 根据权利要求1所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述海浪能源传输与稳定机构包括道轧、滑轮架、螺杆、齿轮组和联通管;所述道轧固定安装在所述固定柱上;所述滑轮架可拆卸安装于所述蓄气浮动罐上;所述滑轮架上安装有滑轮;所述螺杆安装于所述道轧内则;所述螺杆上安装有螺母,所述螺母随着所述螺杆的旋转实现上升与下降运动。
  3. 根据权利要求2所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述螺母呈“凹”字形;所述螺母的凹槽位套住所述滑轮;所述滑轮随所述螺母可滑行安装于所述道轧内则。
  4. 根据权利要求3所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述螺杆上端连接所述齿轮组,所述齿轮组连接有链齿轮,所述链齿轮装配有链条,所述链条中部设置有重力坠;所述链条的一端连接有浮漂,另一端固定于固定架上;所述重力坠与所述浮漂通过所述链条达到重力平衡并坠进所述管道内则;所述联通管安装于所述固定柱侧面,所述联通管的一端安装于接近所述固定柱的顶端,另一端联通于深水区。
  5. 根据权利要求1所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述传输管道包括软喉气管和输气管;所述蓄气浮动罐上设有第三气阀;所述第三气阀与所述软喉气管的一端连接;所述软喉气管的另一端连接所述输气管。
  6. 根据权利要求1所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述稳压蓄气罐上设有进气口和备用进气口;所述进气口和备用进气口上分别设有控制活塞;所述进气口与所 述输气管连接。
  7. 根据权利要求6所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述蓄能与应用机构还包括第一水池和第二水池;所述第一水池通过第一水管与所述稳压蓄气罐连接;所述第二水池通过第二水管与所述高压蓄气罐连接;所述第一水管和第二水管上分别设有第一水阀和第二水阀。
  8. 根据权利要求7所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述稳压蓄气罐内部设有第一压气缸;所述高压蓄气罐内部设有第二压气缸;所述第一压气缸与所述第二压气缸均安装有防水圈;所述第一压气缸上部装有所述第一水池灌进的水;所述第二压气缸上部装有所述第二水池灌进的水。
  9. 根据权利要求1所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述第一多重式压气泵和第二多重式压气泵均包括压气杆、第一重压气泵、第二重压气泵、第三重压气泵和防进水吸气罩;所述第一重压气泵、第二重压气泵和第三重压气泵依次连接;所述第一重压气泵、第二重压气泵和第三重压气泵均设有活塞;所述防进水吸气罩设置于所述压气杆的压气进口上。
  10. 根据权利要求1所述的一种蓄能式海浪发电站,其特征在于:所述第二输气管上还设置有气压表和过压气阀;所述蓄气浮动罐上还设置有放气阀和导向杆;所述固定柱为砖柱或桥墩中的一种。
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