[发明专利]沉砂式近岸潮汐能转换装置及其潮汐能和波能的转换方法

说明书

本发明公开一种沉砂式近岸潮汐能转换装置，包括旋转中心杆柱、安装在旋转中心杆柱上的驱动齿轮、驱动旋转螺具、与驱动齿轮相连接的正反转换向阀、腔体、防护顶盖、砂堵与滤砂网。本发明将垂向水流势能转换为驱动旋转螺具、旋转中心杆柱的旋转动能，并在旋转中心杆柱和驱动齿轮分别处于逆时针或顺时针转动时，实现正反转换向阀的正向接通换向或反向接通换向以持续性推动发电机运转。还提供一种利用前述转换装置进行的潮汐能和波能的转换方法，可利用潮汐能，也可利用波浪能，实现潮汐变化过程近岸位置小型驱动旋转螺具正、反转过程的能量转换，定量表征沉砂式近岸潮汐能转换装置的能量转换效率与装置内部结构参数、安装位置处海水运动规律的关系。

技术领域

本发明属于海洋发电波能转换技术领域，尤其是涉及一种沉砂式近岸潮汐能转换装置及其潮汐能和波能的转换方法。

背景技术

目前用于海洋发电的潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能、海流能等存在多种转换装置。波能转换通常包括三级环节转换，其中第一级环节是波能转换为机械能或势能，转换方式为振荡浮子式、冲动式、摆式、点头鸭式、波面筏式、收缩波道式、振荡水柱式、整流器式、巨蟒发电装置等，能量中间转换环节主要分为机械式、气动式和液压式三大类；潮汐能的主要利用方式是单水库、双水库进行潮汐发电。单库单向电站只用一个水库，仅在涨潮或落潮时发电，双库双向电站用两个相邻的水库，一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时放水，两水库始终保持着水位差，实现全天发电；利用潮汐发电要求潮汐的幅度应当大，至少要有几米，海岸的地形应当能储蓄大量海水，并可进行土建工程。

就转换能量而言，目前各类近岸型能量转换装置利用能量相对单一，利用多种能量形式的近岸型能量装换装置较少，同时利用潮汐能和波浪能的装置尚无。就装置形式而言，常见能量装换装置的旋转主体转动方向与水流或波浪方向一致，而旋转主体转动与水流或波浪具有不同方向的能量装换装置较少。普通近岸型能量转换装置属于被动型，利用实际安装位置处波浪或潮汐高度的变化，当安装位置处波浪或海平面高度变化小时，则能量转换装置使用效果变差。实际在滨海区域每天的潮汐变化中，潮进或潮退看作一个运动周期，海平面高度变化是一个潮进或潮退周期中瞬时波浪高度变化的积分，波浪高度的变化仅仅属于海平面高度变化的一小部分，深水区海平面高度变化远远大于波浪高度的变化。如可以利用充分深水区的海平面变化，则许多波浪较小、深水区的海平面变化较大、地理位置不适合现有波浪能或潮汐能转换装置的大量区域则可以进行海洋发电。

沉砂式近岸潮汐能转换装置利用快速输水管道沟通深水区，利用潮汐或波浪的上下波动，将垂向水流势能转换为驱动旋转螺具、旋转中心杆柱的旋转动能，利用正反转换向阀持续性推动发电机运转；因此，既可利用海平面高度的变化，也可以利用瞬时波浪高度的变化，属于主动型。

本发明沉砂式近岸潮汐能转换装置的特点是：潮汐能、波浪能均可被利用；在海岸局部位置向下挖掘构建腔体，规模小、成本低，建设容易，旋转中心杆柱与外界水流的方向垂直，在涨潮和退潮时均可应用；每天可工作时间长，对建设地点的要求低，水深或水浅、浪大或浪小区域均可以建设，每天可利用的能量要远大于普通近岸型能量转换装置。此外，本装置发电机置于水面上方，减小腐蚀损坏，提高检修便利性；在快速输水管道管口处添加闸阀、在腔体底部添加净水用膜时，本装置还可以作为小型防护堤和净储水缓冲装置使用。

综上，虽然目前存在非常多形式的波能转换装置，但近岸型能量装换装置利用能量相对单一，缺少同时利用潮汐能和波浪能的装置，尤其是一种适应性较广、成本较低、多功能的近岸型能量装换装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有试验装置和技术中的不足，提供一种同时利用潮汐能与波浪能、成本较低、适应性较广、多功能的近岸型能量装换装置。