[发明专利]潜浮聚能导向式波浪能发电平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种潜浮聚能导向式波浪能发电平台，属于波能发电、清洁能源和海洋工程装备技术领域。

背景技术

海洋波浪能源是一种无穷无尽的可再生能量资源，如何利用这样丰富的能量资源为人类服务，是人们一直在研究的重要课题，利用波浪能发电就是其中一大课题。

目前从国内外研究状况来看，波浪发电装置主要有：（1）振荡水柱式波浪发电站。该类装置的优点在于水下活动部件少，通过空气媒介传递能量，减少了波浪的破坏性；缺点在于施工困难，建造费用昂贵，二级转换装置的效率较低。（2）固定于岸边的摆式波浪发电站。其优点是建造成本低，结构简单；缺点是抗波浪能力差，装置的维护较为困难。（3）收缩波道式波能发电站。该发电站设置于岸边，是一种混凝土挡波坝，波道与海连通的一面开口宽，然后逐渐收缩通至贮水库，涉及昂贵大规模的建造工程，对生态环境影响很大，其优点是水中活动部件少，可靠性高；缺点是对地形要求严格，受岸线地形、潮差及海岸保护等多方面因素的制约，只能收集一个方向的波浪，波能利用率低。分析研究国内外对海洋能源的开发利用现状不难看出，目前的各种波浪能发电系统，其出现的固定式共性缺点主要有：波能转换效率低，适应不同方向波浪及潮差能力差，抗台风能力差，不易维护，不能移动。

在这背景情况下，本发明研制了潜浮聚能导向式波浪能发电平台。本平台采用了潜浮式浮体，使发电平台可在波浪能资源丰富的海域作业，通过自动调整压载水系统控制调节潜浮体压载舱内的压载水量和压载水分布来适应作业工况、台风自存下潜工况、维修上浮工况和拖航移位工况等，机动灵活，便于海上维护和浮运，不受潮位高度变化影响和海域水深，以及海底地形的限制；通过自适应控制恒张力绞车的锚泊系统，使平台上的摆板总是迎着来波浪方向工作，最大限度接收波浪能，提高摆板工作效率；采用了聚能导向波道结构，大幅度提高了波能转换效率；浮体提供更多空间用于安装发电机等发电储能配电等设备，可减少能量损耗，提高发电效率，简化浮箱电站与陆地的联系；该平台只需用锚链把潜浮体定位便可在任何有波浪的近岸海区建立发电系统，是一种可靠、高效和经济的海上发电平台。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明提供一种潜浮聚能导向式波浪能发电平台，该平台不仅可以大幅度提高波能转换效率，而且还具有结构简单、自适应能力强、可移动、可潜浮、可调向、集成性高、便于维护等优点。

本发明采用的技术方案是：一种潜浮聚能导向式波浪能发电平台包括潜浮体、能源转换装置、锚泊系统三部分，所述潜浮体包括一个浮箱、固定在浮箱甲板上的塔楼和设置在入波端的聚能导向波道，潜浮体内部分隔成控制系统舱、泵舱、发电机舱、蓄电池舱和多个压载舱，所述控制系统舱内设置风浪流参数测量采集系统、自动调整压载水系统、自适应控制恒张力绞车的锚泊系统，所述塔楼顶端设置风向风速传感器,所述控制系统舱设置在塔楼内上部，所述泵舱、发电机舱、蓄电池舱设置在浮箱内中心部，所述压载舱左右对称设置在潜浮体内的其余部位,所述浮箱甲板设置波浪和海流方向传感器；所述能源转换装置包括设置在浮箱甲板上的摆板和第一液压缸、设置在发电机舱内的发电机、设置在蓄电池舱内的蓄电池、蓄能器、单向阀、高压继电器、低压继电器、液压马达、发电机调节器、安全阀、电磁阀和调速阀，所述摆板带动第一液压缸中的液压油经单向阀为蓄能器存储压力,所述蓄能器在高压继电器、低压继电器、电磁阀和调速阀的作用下推动液压马达转动，继而带动发电机发电，所述发电机经发电机调节器将电能储存到蓄电池中或传输到岸上。

所述潜浮体采用凹字形结构，包括一个浮箱、固定在浮箱甲板两侧上的坞墙和设置在入波端的聚能导向波道。

所述聚能导向波道采用平面坡道甲板逐渐上升，两侧垂直平面侧墙逐渐变窄的收缩式楔形结构。

所述聚能导向波道采用曲面坡道甲板逐渐上升，两侧垂直曲面侧墙逐渐变窄的收缩式喇叭形结构。

所述锚泊系统包括四个锚链、四个重力锚、四个安装在潜浮体顶部的角端的可控恒张力绞车和自适应控制恒张力绞车的锚泊系统，重力锚锚定在海床上，锚链一端固定于重力锚，另一端连接恒张力绞车，锚链以潜浮体为中心，呈中心对称分布。

所述锚泊系统采用单浮筒刚臂系泊形式，包括二个刚性轭臂、一个浮筒，所述刚性轭臂的一端与固定在潜浮体前端的锚铰链成铰链连接，另一端与浮筒经转盘成转动连接，浮筒由若干悬浮锚链固定于海床上。