[发明专利]水平竖直综合利用浮体绳轮发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及波浪发电领域，特别涉及一种水平竖直综合利用浮体绳轮发电系统。

背景技术

现在随着化石能源的减少及其带来的环境污染问题，可再生能源的开发显得越来越重要，波浪能每米可达几Kw～几十Kw，是可再生能源中能量密度很高的一种，因此，在海岛以及沿海城市，波浪发电是一种非常不错的选择。

现有的波浪发电机包括以下几种：

“点头鸭”式

“点头鸭”式波浪能发电装置的得名是由于该装置的形状和运行特性酷似鸭的运动，波浪入射波的运动使得动压力推动转动部分绕轴线旋转，流体静压力的改变使浮体部分做上升和下沉运动，动能和位能同时通过液压装置转化，再通过液力或电力系统把动能转换为电能，由于“点头鸭”式装置很多部件直接与海水接触，极易损坏，因此各国已经基本对其停止使用和研究。

振荡水柱式

振荡水注式波浪能发电装置内的水柱在波浪的作用下做上下往复运动，水柱的作用类似于活塞，水柱的不停运动导致水柱自由表面上部的空气柱产生振荡运动，空气在气室上方的出气孔流经一个往复透平，从而将高速空气的动能转换为电能。振荡水柱式波浪能装置较其他波浪能装置最大的区别就是具有气室。所谓气室就是指一个结构，其下部有一个开口浸在海水里，使海水能够自由地进入气室内。

推摆式

推摆式波浪能发电装置是利用装置的运动部件，在波浪的推动下，通过摆体做前后或上下摆动，将波浪能转换成摆轴的动能。与摆轴相连的是液压装置，它将摆轴的动能转换成液力泵的压能，再带动发电机发电。

聚波蓄能式

聚波蓄能式波浪能发电装置是利用狭道把广范围的波能聚集在很小的范围内，这是一种提高能量密度的方式，波浪在逐渐变窄的波道中，波高不断地被放大，直到波峰高过波道的边墙，将波浪能转换成势能贮存在蓄水库中，可利用水轮发电机组进行发电。

振荡浮子式

振荡浮子式波浪能发电装置是在振荡水柱式装置的基础上发展起来的波浪能发电装置。装置通过振荡浮子将波浪能转换成驱动液压泵的往复机械能，再通过能量缓冲区将不稳定的液压能转换成稳定的旋转机械能，再通过发电机发出稳定的电能。

阀式

阀式波浪能发电装置是波面阀通过铰链相互铰接在一起，能量转换装置于每一个铰接处，波浪的运动使波面阀沿着铰接处弯曲，从而反复压缩液力活塞并输出机械能。当装置的固有频率与波浪的频率相一致或接近时，装置的输出效率最高。

现有技术中没有充分考虑转动惯量问题，因为波浪的周期一般在3s～10s之间，常见的是4～5秒。浮体只有在波浪上升的半个周期内发电，也就是说在2s～2.5s内，发电机的转速就要从0增加到最高速然后又降到0，从0到最高转速可能只有1s，而一般发电机需要在3s以上才能达到额定转速，并且每天几万次的重复，这对几Kw的电机来说，是个严峻的考验，发电机用于抵抗惯性而承受扭矩等于转动惯量乘以发电机的角加速度，这个扭矩是脉动的，转动惯量越大，扭矩发电机的扭矩越大，发电机很可能会因为频繁的启停工况而导致损坏，所以为了延长发电机使用寿命，必须尽可能的减少转动惯量。

另外现有方案核心部件分散，安装成本高，也不利于维护，现有技术的浮体绳轮发电系统只有竖直一根绳索，在水平方向上没有约束，容易导致受到风海流的作用偏离允许范围，且现有技术只是利用波浪竖直起落做功发电，能量利用率较低。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提出一种水平竖直综合利用浮体绳轮发电系统，能充分利用波浪水平及竖直方向上的能量发电，能量利用率高，且将发电机内嵌入卷筒内部，卷筒通过超越离合器驱动发动子机壳旋转，可以最大程度的减少转动惯量，提高设备整体的使用寿命，且核心部分均包含在卷筒内部，具有结构紧凑，易于模块化制造，成本低，利于维护的特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种水平竖直综合利用浮体绳轮发电系统，包括中空的浮体，与浮体同一平面位于浮体中心的发电机舱，发电机舱通过连接于浮体内侧成对角线设置的多条绳索与浮体连接，所述发电机舱垂直下方的海底固定有锚基，发电机舱与锚基通过绳索连接，浮体四周设有多个固定的浮体锚基，浮体锚基通过锁链连接浮体外侧；

所述发电机舱包括在绳索对应位置开孔的外壳及内部缠绕各绳索的卷筒发电机，垂直于海底的锚基及各个方向与浮体连接的绳索皆缠绕于对应方向的卷筒发电机上，卷筒发电机固定于发电机舱外壳上。