[发明专利]浮子异动式波浪发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用海洋波浪能发电的装置，特别是涉及一种浮子异动式波浪发电装置，属于新型可再生能源技术领域。

背景技术

随着世界经济的发展、人口的激增、社会的进步，人类对能源的需求日益增长。人类对于传统能源的开发面临着严峻的挑战。传统能源的开发费用已经随着资源的日渐稀少而变得更加昂贵，并且随着人类的不断消耗，世界主要能源开发期已经屈指可数：石油、天然气和铀大约为30-40年，煤为200年左右。人们不得不转向海洋领域的开发研究去寻找新的发展空间。海洋中蕴含着丰富的资源，能源科学和海洋技术的重新升温，为解决这一世界性的能源与环境问题开辟了新的途径。波浪发电作为一种新能源的来源，受到世界各国的重视。我国有18000公里的海岸线、300多万平方公里的管辖海域，海洋资源十分丰富，其中，近海域波浪能的蕴藏量约为1.5亿千瓦，可开发利用量约3000~3500万千瓦。波浪能利用的装置种类繁多，关于波能转换装置的发明专利成百上千。

在上述背景下，波浪能的开发利用正日益受到关注，经过20世纪70年代对多种波浪能装置的试验和研究到80年代的海况试验及应用示范研究，国内外很多学者相继提出了很多不同种类的波能转换装置，波浪发电技术已逐步接近实用化水平。目前研究最多、应用最广的几种装置为：“点头鸭”式波能转换装置、振荡水柱式波能装置、摆式波能装置、聚波水库波能装置、振荡浮子式波能转换装置。

“点头鸭”式波能转换装置的受能体运动主要来自于入射波运动产生的动压力推动鸭身绕轴线旋转，静压力推动鸭嘴做起伏运动。因为两种形式的运动是同相位的，因此可以将产生的能量同时传递出去，从而再转换为电能使用。优点是调节鸭身质心可以使其自由频率与波浪运动频率相同或接近从而形成共振，达到最大转换效率；缺点是可靠性较差，装置易损坏。

振荡水柱式波能装置是以空气作为转换的介质，其一级能量转换机构为气室，二级能量转换机构为空气透平。振荡水柱波能装置的优点是转动机构不与海水接触，防腐性能好，安全可靠，维护方便。其缺点是二级能量转换效率较低。现有振荡水柱式波能收集转换装置多用于航标灯等微型电力设备的供电，输出功率较小；近岸振荡水柱式波能收集转换装置对海岸地形要求较高。

摆式波能装置是通过摆体在波浪力的作用下发生的前后或上下摆动，将波浪能转换为摆轴的动能。摆式装置的转化效率高，但机械和液压机构的维护较为困难。其另一优点是可以方便地与相位控制技术相结合。相位控制技术可以使波能装置吸收到装置迎波宽度以外的波浪能，从而大大提高装置的转换效率。

聚波理论最早由挪威特隆姆大学的Falnes和Budal提出。聚波水库装置利用喇叭型的收缩波道，作为一级能量转换机构。波道与海连通的一面开口宽，然后逐渐收缩通至贮水库。其优点是一级转换没有活动部件，可靠性好，维护费用低，系统出力稳定，几乎不受波高和周期的影响。不足之处是电站建造对地形有要求，不易推广。

振荡浮子式波能装置是在振荡水柱式装置的基础上发展起来的波能发电装置。装置通过振荡浮子将波浪能转换成驱动液压泵的往复机械能，再通过能量缓冲区将不稳定的液压能转换成稳定的液压能，通过液压马达将稳定的液压能转换成稳定的旋转机械能，再通过发电机发出稳定的电能。其优点是减少了水下施工，建造容易，成本低廉，缺点浮子受过多的冲击，易损坏。

这些波浪发电装置，各有优缺点，关键技术是中间的转换装置，但有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节多，效率低，电力输出波动性大，这也是影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效、实用地转化为有用的电能，装置及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是当今波浪能开发的难题和方向。上述技术装置都采用三级环节来对波能进行转换，受能体直接接受从波浪中传来的能量，定体通过与受能体的相对运动而产生能量，而中间转换装置，它在波浪转换装置中主要起稳向、增速和稳速的作用，但是综上所述几种波能转换装置，能量的二级转换率较低。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种浮子异动式波浪发电装置，该装置集高效率、实用性与可靠性为一体，并且成本低廉，能够适应不同的地形和海况条件。