[发明专利]具有引导装置的波浪发电单元

说明书

技术领域

本发明在第一方面中涉及一种波浪发电单元，所述波浪发电单元包括水下站、至少一个浮体以及柔性连接装置，所述水下站包括具有往复式转换器（translator）的线性发电机且设置为锚固至海底，所述至少一个浮体设置成漂浮在海面上，所述柔性连接装置将所述至少一个浮体连接至转换器，所述转换器的移动方向限定一中心轴线。该连接装置从能够弯曲的意义上来说是柔性的。不一定是指在其纵向方向上是弹性的。该连接装置因此可以是缆线、绳索、链条、电缆等。本发明还涉及一种包括多个所述波浪发电单元的波浪发电设备以及涉及一种与所述波浪发电单元连接的电网络。

在第二方面，本发明涉及所述波浪发电单元的一种应用。

在第三方面，本发明涉及一种通过以下步骤产生电力的方法：提供浮体以使之漂浮在海上；提供具有定子和往复式转换器的线性发电机；将所述定子锚固在海床中；以及通过柔性连接装置将所述转换器与所述浮体连接。

在本申请中，术语“径向的”、“轴向的”、“横向的”等指的是由转换器的中心的往复运动限定的轴线（即中心轴线，如果未明确另外指定）的方向。术语“上”及“下”指的是竖直方向并涉及波浪发电单元运行时所讨论的部件的位置。

背景技术

海洋及大型内陆湖中的波浪运动构成了至今几乎没有被开发的潜在能源。然而，已提出了利用海洋的竖直运动在发电机中产生电力的各项建议。由于海面上的一个点制造了往复竖直运动，因此其适于利用线性发电机来产生电力。

WO 03/058055公开了这样一种波浪发电单元，其中发电机的移动部分（即，对应于旋转发电机中的转子且在本申请中称作转换器的部分）相对于发电机的定子往复运动。在本公开中，定子被锚固在海底。转换器通过缆线、线缆或链条与漂浮在海上的本体连接。

在理想的情况下，该浮体竖直地位于如这一公开图1中所示的转换器的轴线上的发电机上方。然而，该浮体也暴露于来自波浪及来自风的横向力。因此该浮体可能漂离该理想位置并通常位于远离该理想位置的位置。结果，连接转换器与浮体的缆线将不能与转换器的轴线对齐。这可能会对转换器造成侧向力，导致转换器不能对中和/或使其变得倾斜，这会干扰发电机的运行。

通过将转换器轴颈连接（journal）在定子中能够在很大程度上避免这种情况。然而，当缆线倾斜时，在此情况下的侧向力会导致轴颈上的高负荷并干扰运行。

为了减少该问题，已知提供引导装置，当与转换器连接时该引导装置朝向轴向方向引导缆线。在PCT/SE2008/050964中公开了这样一种装置。然而，所公开的装置可导致缆线的磨损。

本发明的目的在于解决上述问题，因此提供了一种波浪发电单元，其中不管浮体的相对横向位置如何发电机都将正常运行，同时避免了与已知技术相关的缺点。

发明内容

上述目的根据本发明的第一方面来实现，其中这种指示性描述的波浪发电单元包括以下特定特征，即，该站进一步包括用于柔性连接装置的引导装置，该引导装置包括多个辊，每个辊均能够绕各自的轴线旋转，所述辊设置成形成用于柔性连接装置的通道，该通道具有上端和下端。

利用这种引导装置，就可以在不考虑浮体的相对横向位置的情况下确保转换器在发电机中的正确位置。如果通过轴颈连接转换器而在定子中引导转换器运动，那么不存在或只存在很小的影响该轴颈连接的侧向力。可以使轴颈连接的尺寸制成为比其他小得多且适于仅为引导转换器的往复运动所需要的。当连接装置（比如缆线）穿过引导装置时，当浮体没有位于与转换器相同的竖直位置时，所述连接装置会弯曲。这种情况在缆线与引导装置之间导致了摩擦。该摩擦表现为降低了波浪发电单元效率的能量损失。更严重的是在缆线上发生磨损。通过布置形成用于连接装置的通道的多个辊，该缆线能够在辊上滚动，而不是扫过固定表面。从而提高了效率，更重要的是，显著减少了缆线上的磨损。

根据本发明波浪发电单元的优选实施例，所述引导装置进一步包括定位于所述通道的上端上方的固定引导工具。

利用此结构，当所述浮体相对于所述中心轴线的横向偏移位置落在相对较小范围内时，所述辊执行引导功能。当偏移位置较大时，固定引导工具也会执行引导功能。在大部分时间，偏移位置较小，使得固定引导工具仅在一小部分操作时间被启动。上文所讨论的磨损问题在短时间段内可接受，由于辊的缘故，减少了连接装置与固定引导工具之间的压力，由此磨损将没有那么严重。由于通过固定引导工具处理对浮体较大横向偏差的引导，因此辊的数量可以保持较低。这使引导装置的制造不是那么复杂，也不是那么昂贵，故障风险也就越小。