[发明专利]一种全封闭惯性点吸式波浪能装置

说明书

本发明公开了一种全封闭惯性点吸式波浪能装置，属于波浪能发电技术领域，包括浮子、机械系统、永磁直线发电机、电控模块及锚泊装置。浮子为全封闭式，用于捕获波浪的能量，将波浪的动能和位能转换为浮子摇荡运动的机械能；机械系统将浮子摇荡运动的机械能转换为质量块和传动轴的直线振荡运动的机械能；永磁直线发电机联结传动轴和质量块，将质量块和传动轴的振荡运动机械能转换为电能。本发明克服了振荡浮子式波浪能发电装置存在的不足，装置构型独特，系统振荡频率可控，环境适应能力强，能量转换效率高，有效地解决了波浪能装置耐海水腐蚀的问题，系统可靠性高、便于海上和陆上安装维护，生产建造成本低，具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于波浪能发电技术领域，具体涉及一种全封闭惯性点吸式波浪能装置。

背景技术

能源是经济和社会发展的动力。随着人类社会对能源需求量的增加，能源紧缺和环境污染已成为全球范围内所面临的严峻问题，寻找可替代的可再生能源是解决这一问题的有效途径。海洋波浪能具有分布广泛、储量丰富和可再生的特点，开发利用波浪能对于改善能源结构与环境污染、发展海岛经济和海防等具有重要意义。

波浪能装置的形式有很多，根据其转换原理，主要有振荡水柱、振荡浮子和越浪式三大类。相对而言，振荡浮子式波浪能装置具有离岸布置灵活、转换效率高、结构简单等优点，成为研究和应用最为广泛的一类装置。根据其结构形式，振荡浮子式波浪能装置通常包括能量俘获系统和能量转换(PTO)系统两个部分；能量俘获系统的主要形式有点吸式、摆式、鸭式和筏式等，PTO系统由传动系统和发电设备组成，传动系统有机械式、液压式或气压式传动等形式，PTO系统驱动发电机发电。

振荡浮子式波浪能装置依形式不同而各有特点。摆式、鸭式和筏式波浪能装置的共同特点是依波浪的作用推动摆板、鸭头和筏体摇摆而俘获波浪能量，在摆板与支撑载体、鸭头与支撑载体、筏体与筏体之间安装液压缸，将摇摆机械能转换为压力能，再驱动发电机转换为电能。它们的主要优点是易实现大型化、适应不同水深，主要缺点是：波浪转换效率严重依赖于浪向，迎浪时转换效率较高，斜浪或横浪时转换效率严重下降甚至为零；摆式、鸭式装置的支撑结构庞大，波浪冲击载荷大，海洋工程成本高；筏式装置的两个或多个浮体之间的铰接结构受力复杂、易损。点吸式波浪能装置的特点是：振荡浮子的外形通常呈圆柱体或多边形柱体，形似一个振荡“点”吸收波浪能量；它能够适应不同的浪向进行能量转换，浮子的支撑结构相对较小，水下施工量较少，布置灵活，建造容易；因此，点吸式波浪能装置是发展前景较好的波浪能装置。

点吸式波浪能装置也有两类不同的形式。第一类点吸式波浪能装置是基于浮子能量直接传递的原理，利用波浪作用下振荡浮子与其外部支撑载体或海底之间的相对运动，通过液压、气压或直线发电机等能量转换系统实现浮子运动机械能的转换，例如同轴双圆柱体点吸式波浪能装置；这类点吸式装置都存在PTO系统受海水腐蚀或运动部件需长期水密封等难以克服的问题。第二类点吸式波浪能装置是基于质量的惯性原理，利用波浪作用下振荡浮子与其内部活动构件的相对运动，通过液压、气压、发电机等能量转换系统实现浮子内部活动构件运动机械能的转换，也称惯性点吸式波浪能装置；目前应用的点吸式陀螺仪惯性波浪能装置，其PTO系统置于近似船型的浮体中，将波浪作用下浮体横摇运动的机械能转换为内部惯性陀螺仪的旋转机械能，再带动发电机发电；陀螺仪惯性波浪能装置存在能量俘获依赖于浪向、浮体结构和内部惯性陀螺仪系统复杂、系泊困难等缺点。为此，本专利发明了全封闭惯性点吸式波浪能发电装置，克服了现有点吸式波浪能装置的不足。

专利号为CN206397646U的一种移动性波浪能发电装置公开了一种波浪能发电装置，通过装置内安装的推进器及螺旋桨实现发电装置的自由移动，再利用装置中的摆陀在波浪的影响下带动齿轮和永磁转子切割感应线圈实现发电，该装置移动性较好，能有效的将波浪能转化为电能，但该装置密封性较差，易受海水腐蚀，且连接装置复杂，实现成本较高，维修也较为困难。