[发明专利]一种波浪能吸收转化装置及发电系统

说明书

本发明保护一种波浪能吸收转化装置及发电系统，包括浮体、导向轴、阻力盘和设置在阻力盘运动区间的抗衡机构。导向轴连接在浮体底部，阻力盘相对活动地套在导向轴上。抗衡机构的抗衡力与阻力盘的自然运动方向相反，使阻力盘通过自身的阻力作用，并在抗衡机构的协同作用之下，在水中保持相对静止的状态，使其在装置设计的波高范围内，在上方和下方均不与限位结构或浮体等触碰。当浮体在波浪作用下，带动导向轴一起上下运动，从而与阻力盘之间产生相对运动，输出动能，该动能由发电装置接收转换，即输出电能。本发明利用简单的结构改进，显著提高了波浪能利用率，可以降低波浪能的发电成本，解决海上偏远岛礁的供电及海水淡化的用电需求。

技术领域

本发明涉及发电装置，具体是波浪能发电技术。

背景技术

目前，波浪能发电装置通常采用的方式有以下几种：

1、将波浪能转化为液压能，推动与发电机相连接的涡轮机转动，进而使发电机转动发电。例如苏格兰Pelamis波浪能公司的水蛇波浪能发电设备和美国海洋能技术（OPT）公司的OPT波浪能发电装置。但是采用该结构的波浪能发电装置设计相对比较复杂、造价高和维护成本较高，与目前占统治地位的火力发电和水力发电相比还是没有成本优势。

2、将波浪能转化为流动的压缩空气，推动汽轮机转动，进而使发电机转动发电，即所谓振荡水柱式发电。这种发电设施主要以岸式为主，其结构简单，性能可靠，维护成本低。但其能量转化的效率比较低，建造受地理位置的限制大，不利于推广等。海上漂浮式振荡水柱发电设备以日本已经实际运用的巨鲸最为典型，它避免了岸式设施的地理限制，但是其造价相对较高，与火电、水电相比仍然没有成本优势。

3、将波浪能转化为机械能，直接推动发电机转动发电。这种方式从理论上讲因其没有能量传输形式上的多次转化，避免了转化过程中的能量损失，其能量转化率也高于前面两种形式的波浪能发电装置。但是由于波浪运动的复杂性以及极端天气造成的巨浪等对装置的冲击，大大降低了这种系统的可靠性，使得这种波浪能发电装置难以应付极端的海洋状况，所以至今还没有完整成熟的设备应用。

以上三种方式中，直接利用海水冲击水轮机发电是一种理论上比较理想的方式，可以减少能量吸收及传输的中间环节，提高波浪能的利用率。通常的方式有利用波浪推动液压泵或者活塞将海水注入岸边的蓄水池中，利用形成的落差，使水轮机发电。或者利用收缩水道的方式将波浪引入较高的地方，同样形成落差，利用水轮机发电。前面这两种方式的缺点是波浪能的收集在离岸很近的地方，受地理位置的影响比较大。

还有一种海上漂浮式发电装置，例如瑞典的WaveEL波浪能发电装置，采用一个与浮体连接的大约20米长的管状体，垂直伸入海里，这样就使得管状体内部的海水高度不受管外波浪的影响而保持相对稳定高度，水轮机与管状体相连接，跟浮体一起随波浪上下运动，水轮机的叶片就在管状体内部的海水中上下运动而发生转动，带动发电机发电。这种装置其结构简单，可靠性强，装置处于全密封状态，大部分结构在水下，所以抗风浪、抗腐蚀能力强，但是它仅仅利用内部海水的惯性做工，与水轮机叶片大小相关，所以该装置对波浪能的利用率偏低。

本申请人此前发明了两种波浪能发电装置CN103939270B和CN103939269A，参见图1和图2，其包括安装在浮体中的发电机，以及通过能量输出轴与浮体中的发电机连接的水轮机。浮体下方设置活塞增压装置，当浮体带动活塞套筒、中心导向轴随波浪上下运动时，活塞因惯性和阻力在水中保持相对静止状态，导致活塞与活塞套筒形成相对运动，对活塞套筒内腔中的海水形成交替的正压和负压，使海水在流水通道中来回流动，实现对流水通道中的水轮机叶片的来回冲击，使转动的叶片带动发电机发电。该发电装置解决了现有波浪能发电装置结构复杂、制造成本和维护成本偏高、长期运行的可靠性低的问题。