[发明专利]一种海上浮体型悬挂摆式波浪发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源技术，尤其是涉及一种海上浮体型悬挂摆式波浪发电装置。

背景技术

世界各国都在研究能源对策和国家能源战略。据估计，海洋能源约占世界能源总量的70％以上。世界各国已将海洋列为重点争夺的资源。海洋能是一种重要的可再生能源。海洋波浪运动的能量密度非常高，在海洋中传播广泛，正因为如此，即使远离海洋数千里远的地方也能利用波浪的能量。在这漫长的行程中，波浪逐渐稳定，在合适的区域可以高效地再生海洋能源并产生电能。据计算，在每一平方公里的海面上，运动着的海浪大约蕴藏着30万千瓦的能量，如此推算，全球波浪能功率超过700亿千瓦，其中可开发利用的约为20～30亿千瓦。波浪中蕴藏的巨大能源，各国都十分重视利用这种能源作为发电的动力。早在1955年，就发明了第一台波浪力发电机，以后各国先后提出几百种不同方案的科学设想，并设计了多种波浪力发电实验装置。1964年，日本制成了世界上第一个海浪发电装置——航标灯(参见文献：訚耀保.海洋波浪能综合利用--发电原理与装置[M].上海科学技术出版社.2013年1月第1版)，开创了人类利用海浪发电的新纪元。

我国海洋能资源非常丰富，而且开发利用的前景广阔。全国大陆海岸线长达18000多公里；还有6000多个岛屿，其海岸线长约14000多公里；整个海域达490万平方公里。其地处低纬度的南海，海域达360万平方公里。我国2万余公里海岸线蕴藏着大量波浪能动力资源，据估计有1.5亿千瓦以上，相当于我国目前电力总装机容量的两倍多。可开发利用的约为3000～4000万千瓦；如把外海的波浪加在一起，将有7000万千瓦。

海洋波浪能源是新能源的重要组成部分。我国的波浪能发电虽然起步较晚，但发展很快。我国的波浪能密度不及日本和欧美国家，因此小型和微型波浪能转换装置是我国的重点研发对象。目前很多小型波浪能发电装置已经趋于商品化。其中，摆式波浪发电装置具有可靠性好、频率响应范围宽、常海况条件下转换效率高、建造成本较低等优点，有较好的发展前景。

传统的悬挂摆式波浪发电装置都建造在防波堤上。这样的设计虽然可以节约施工成本，但近岸处波浪的能量被明显削弱，并且受海岸线形状的影响波动不均匀。这直接导致了输出电力不均，后期处理复杂的情况。此外，近岸防波堤的空间有限，无形中限制了摆式波浪发电装置的规模。为了能收集更多的波浪能，渡部富治教授设想：若能把装置建于浮体上，充分利用近海的波浪资源，将会有更大的发展空间。因此渡部富治教授提出了海上浮体型悬挂摆式波浪发电装置这一概念。

海上浮体型悬挂摆式波浪发电装置是一种近岸波浪能转换装置与浮动母船的结合，利用特殊的浮体来代替传统的沉箱。海上浮体型悬挂摆式波浪发电装置具有以下几个优势：

1、将特殊的母船与悬挂摆式波浪发电装置组合，可以减少装置选址时由于地理因素产生的制约。

2、具有可调节性，必要时可移动到相应的位置。

3、在母船上，可以安装波浪发电以外的装置。例如，可以作为海上风力发电的基体。

4、波浪发电的单价较低，适用于发展中国家。

5、此装置还可用于发电以外的目的。例如，作为浮体式防波堤。

当前我国海洋能的开发利用，仅仅处于起步阶段。例如，如何解决海岛上的能源问题，挖掘海洋和海岛的能源，充分发挥其潜力，都是至关重要的课题。利用海洋波浪能发电，既不消耗任何燃料和资源，又不产生任何污染，投资少，见效快，因此引起各国的关注，一致认为合理开发利用波浪能具有重大的实用价值。这种不占用任何土地，只要有海浪就能发电的方法，也特别适合于那些无法架设电线的沿海小岛以及航标灯，浮标等的电源使用。

考虑到中国是位于太平洋西岸的国家，波浪密度相对较小，因此更要充分开发近海岸的波浪资源。海上浮体型悬挂摆式波浪发电装置在地理位置上的限制更小，因此具有很大的发展空间。