[发明专利]新型全封闭波浪能发电装置

说明书

技术领域

本发明设计一种波浪能转化为电能的装置，这一技术是将波浪运动产生的机械能直接转化为电能。技术的特点是装置结构简单，可靠性高，运行稳定，波浪能的转化效率高，抗风浪、抗腐蚀性强等。

背景技术

国家经济每年都在不断增速发展，与之相应，这种经济的增速发展必然导致对能量需求的增速，对电力需求的增加尤其明显。现有的发电方式主要包括火力发电、水电、核电等等，由于水电和核电的开发会受到许多客观条件的限制，在整个社会的发电量中的比例还比较小，火力发电在中国占有了80％以上的份额。但是由于火力发电需要消耗大量的化石燃料，同时带来大量的二氧化碳的排放和严重的环境污染。而且地球上化石燃料在不远的将来就会枯竭，人们必须尽快发展新的，清洁的，可再生的替代能源，以维持人类社会的及环境的健康发展。在这种背景之下，人们将注意力转向了风能和海洋能。海洋能蕴含在海洋的洋流和波浪之中，其中将波浪能转化为电能是一种非常有利用价值的清洁能源。海洋占地球面积的71％，海洋以各种方式接收太阳带来的能量，这些吸收的能量表现的一种形式就是波浪能，波浪无处不在，而且所含能量密度大，是太阳能的20倍，是风能的5倍左右，可以说是一种优良的，取之不尽，用之不竭的能量来源。目前，波浪能发电常常采用的方式有：1、将波浪能转化为液压能，推动与发电机相连接的涡轮机转动，进而使发电机转动发电。2、将波浪能转化为流动的压缩空气，推动与发电机相连接的涡轮机转动，进而使发电机转动发电。3、将波浪能转化为机械能，直接推动发电机转动发电。上述几种波浪能发电装置各有优缺点，都存在提高发电效率的需求。

在欧洲第五届波浪能的会议上Temeev，A.等人提出了一种在浮筒内以弹簧悬挂重物随海浪振荡带动液压泵-液压马达发电的一种海浪能发电的方式(Temeev，A.，Antufyev，B.，and Temeev，S.；“Simulation of Oscillatory Drive for Float Wave Energy Converter”Fifth European Wave Energy Conference Proceedings，Hydraulics&Maritime Research Centre，Cork，Ireland，pp.386-391，2003.)。这一设计具有很高的能量吸收效率，当浮筒的重量与悬挂重物的重量接近，浮筒及重物的振动频率与海浪振动频率接近时，装置对波浪能的吸收可以达到90％以上，而且是全封闭的点吸收式波浪能发电装置，有利于提高发电装置防腐蚀能力和抗风浪能力。但是这一设计存在很大的问题，要达到理论设计的波浪能吸收效率，重物的振荡周期应该与海浪的振荡周期接近，以海浪的平均周期4秒为例，计算出来的悬挂重物的弹簧在海面没有波浪时的静置长度约为4米，考虑到振荡的拉伸，重物的振荡振幅会非常的大，设计这样的发电装置存在很多技术上的难题。与此同时，由于海浪的振荡存在不规则性，后续的能量转递液压系统会因不规则的振荡大大降低能量传递及转化效率。

本发明针对上述问题，设计出了一个新型的海浪能发电装置，巧妙利用了发电装置自身设备的重量，代替单纯重物，这种设计，不仅降低了整个发电设备的质量，增强了设计的发电装置对波浪的随动性。由于涡卷弹簧组安装在了悬挂的重物中，因为涡卷弹簧组在振荡中的扭转储能作用，减少了重物振荡的幅度，克服了悬挂弹簧尺寸及振荡幅度过大的问题。而且，由于应用了涡卷弹簧缓冲储能的特点，避免了海浪的振荡的不规则性而造成的对发电系统稳定运行的影响。总之，本发明设计的装置，优化、合理的集成了海洋能发电的各个核心部件，使各部分都能在最佳状态工作，因此可以大大提高装置的发电效率。

发明内容

本发明设计了一个全封闭式将波浪能波浪能发电装置，它是将波浪能转化为悬挂重物上下振荡的能量，这种振荡的能量通过机械装置转化为转动的机械能，带动发电机发电。它可以克服类似装置对波浪能的吸收效率低，能量转换效率低，发电装置及输出电能不平稳等缺点。