[发明专利]锥形螺旋波浪能和海流能通用发电装置

说明书

技术领域

本发明为一种波浪能和海流能通用发电装置。属于海洋波浪能和海流能的利用技术领域。

背景技术

1992年，联合国就把波浪发电列为开发海洋可再生能源的首位。据联合国教科文组织1981年的估计数字，世界海洋的波浪能为30亿千瓦。中国沿岸约有0.7亿千瓦。在1M的波浪长度范围内，当波高为2M，波浪周期为6S时，发电功率为24KW；当波高为3M，波浪周期为11S时，发电功率可达130KW。现挪威、日本、英国、美国、法国、西班牙和中国等国家已建成多个数十瓦至数百千瓦的试验性波浪发电装置。

至今为止，比较成熟的波浪发电装置基本上属于下列三种类型：

(1)空气能——用一个与海水相通的容积固定的容器装置，通过波浪产生的水面位置变化，引起容器内的空气容积发生变化而压缩容器内的空气，用压缩空气驱动叶轮带动发电装置发电，是最为广泛应用的一种。

(2)机械能——利用波浪的运动推动装置的活动部分，压缩驱动油、水等中间介质，通过中间介质推动旋转发电装置发电。

(3)水位能——通过收缩水道把海水提升，引入高位水库，使海水的动能转化为势能，再用水轮发电机低水头发电。

以上三种类型各有优缺点，但有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节，效率低，电力输出波动性大，这也是多年来影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。

造价高，发电成本高，安全运行性等难题的解决，就是波浪能发电从实验走向社会普遍应用的关键。

1973年，美国试验一种为“科里奥利斯”的巨型海洋发电装置，该装置为管道式水轮发电机，机组长110米，管道口直径170米，安装在海面下30米处，在海洋流为2.3米/秒条件下，获得8.3万千瓦的功率。日本、加拿大也在大力研究试验海洋发电技术，我国的海洋发电研究也已经有样机进入试验阶段。

海流最大流速在2M/S以上的水道，其海流能均有实际开发的价值。不少水流能量密度为15-30KW/M²。全世界海流总功率达50亿千瓦左右，是海洋能中蕴藏量最大一种。我国130个水道的计算统计，我国沿岸海洋资源理论平均功率为约1.4亿千瓦。

海流发电技术除类似江河电站管道导流的水轮机外，还有类似风车桨叶式，风速计那样机械原理的装置。

发明内容

本发明为一种低造价、低成本、高能量转换效率，适用性广的中小型波浪能和海流能通用发电装置。可适用于从小浪到大浪的环境发电；也可适用于流速在2M/S以上水道的海流、河流、溪流等能量转换发电。装置发电量可以从几百瓦到几百千瓦不等。

装置结构简单、轻便，易于安装和运作。分别由发电机、可调变速箱、抗拉脱轴承、船形密封仓、可潜式双体船、锥形螺旋捕能装置等组成。用锚链固定在海床上。锥形螺旋捕能装置把波浪能和海流能的能量转换为旋转的动能，由轴绳把能量传递给抗拉脱轴承，到达可调变速箱，经可调变速箱的调节带动发电机发电。

附图说明

图1：可潜双体船设备安装组合示意图。

图2：锥形螺旋捕能装置示意图。

图3：锥形螺旋捕能装置支撑架条安装示意图。

图4：支撑条结构示意图。

图5：螺旋面及口袋排列示意图。

图6：锥形螺旋海流能发电装置工作状态示意图。

图7：锥形螺旋波浪能发电装置工作状态示意图。

1、可潜式双体船；2、船形密封仓；3、发电机；4、可调变速箱；5、抗拉脱轴承；6、栅状连接；7、半月形连接加固定套管；8、螺旋母帽；9、螺旋插杆；10、单向连接杆；11、轴绳(粗绳)；12、紧固环；13、压杆；14、大浮球；15、螺旋形带状充气浮子；16、螺旋面；17、支撑架条纵向螺旋；18、支撑架条。19、支撑架条底座；20、梯形口袋；21、锚链；22、带锚链的轴承；23、发电船。

具体实施方式

可潜式双体船(1)的每个船体由上、下两层独立空间构成。上层空间的浮力可使船体和装载的发电机(3)、变速箱(4)等可以在水中处于悬浮状态；加上下层空间的浮力可使船的整体处于半潜浮状态；每层空间上、下部位都安装有一个排气口和一个排水口，打开后，通过气压的调节，可使船体停在水面至水下的任何位置，而使到风浪较大时仍能正常工作。船体为三角流线型结构，船面与船面之间为栅状连接(6)，可方便透水。发电机(3)、变速箱(4)、抗拉脱轴承(5)等用船形密封仓(2)包裹密封，密封仓采用盖式结构，留一个可打开式密封口方便调节变速箱不同的转速来适合不同的波浪或水流。装置结构重心处于栅状连接(6)中心点。