[发明专利]波浪发电设备及传动装置

说明书

相关申请

本申请要求2008年2月20日申请的瑞典专利申请0800395-6号和2008年10月10日申请的瑞典专利申请0802165-1号的优先权，其全部教导在此引用作为参考。

技术领域

本发明涉及一种用于从水波运动中提取电能的波浪发电设备，涉及一种从大体间歇性机械能(例如物体的大体周期性运动)中提取电能的方法，以及涉及一种在这种大体间歇性机械能可用时使用的发电设备的传动装置。

背景技术

由于海洋波浪里的能量密度非常高(比风里高出约1000倍)，波浪发电在成本收益上有巨大的潜力，因此小容量波浪能转换器成为可能。而且，由于波浪是由风在长时间内产生，并在风已经平息后仍持续起伏变化，因此与例如风力相比波浪更是可预测的。这导致波浪的平均能量变化缓慢，使波浪能转换器接到通用电力配电网络时具有系统优势。

尽管有此潜力，至今仍无有竞争力的方案，其原因是波浪能难于掌控。海洋是一个具有高材料应力的嘈杂环境。在风暴天气里其能量水平可以比平时高出100倍。波浪运动是振荡的且波浪与波浪之间在波高、波长与周期(速度)上的变化从无停止，这使波浪发电设备所吸收的能量有巨大变化。对于直接受驱操作，也即根据波浪瞬时运动驱动波浪发电设备里的发电机时，这造成发电设备的低利用率，也即所谓的容量因子(capacity factor)为低值。发电机功率每波浪周期在零与最高水平之间变换两次。波浪与波浪之间最高水平的变化也可能非常剧烈。一般的电力配电网络在输出功率与电压两方面都需要相对稳定的水平，这造成此种波浪能转换器的电控系统必须在发电之后将这些电平处理得更为平稳。而且，不平稳的电平导致为了能够适当处理最高电平而对波浪发电设备的整个电力系统昂贵的过度配置。

为了让波浪发电具有竞争力，在将发电机上的原动力(motiveforce)平稳化的同时，要求波浪发电设备能够有效吸收波浪能，以获得更高的容量因子。此外，还要求低的系统复杂度以及部件的有效使用。波浪发电设备的结构还必须抗风暴且有长生命周期，以及通过允许长维修间隔并包括易于获取的耐磨损部件的结构来达到低成本运转与维护。

波浪发电技术已经发展了很长一段时间，但迄今仍未获得一种波浪发电设备的方法或设计能够兼有上述的必须性能。

经常用于获取水浪能量的方式是利用水的竖直运动。采用这种技术的设施有时被称为“点吸收器(point absorbers)”。利用竖直运动的一种方法是将具有底部基座的浮子与锚轮结合起来。底部基座牢固地定位在海底并连接到随洋面，也即随波浪运动的浮子。当水面上升从而抬起浮子时，产生原动力，此原动力通过驱动轴或索或链转化为旋转运动，所述驱动轴连接在基座与浮子之间，所述索或链在轴承架设(journalled in bearings)于浮子上或基座中的锚轮上延伸，且其相对端相应连接到基座或浮子。当浪高变得更高时，由于波浪运动速率的增长，原动力增加。使用这样的锚轮，锚轮的旋转方向与速率直接取决于波浪的竖直方向与运动速率。然而，对于将常规发电机耦接到锚轮以产生电能而言，这不够理想。