[发明专利]一种混合式波浪能俘获装置

说明书

技术领域

本发明涉及海洋波浪能利用技术领域，特别是涉及一种混合式波浪能俘获装置。

背景技术

广袤的海洋中蕴藏着巨大的能量，其中波浪能约为2.11TW。相比于其他可再生能源，开发和利用海洋波浪能具有十分显著的优势：海洋波浪蕴藏的能量是所有可再生能源中密度最大的，且集中分布于海面附近；波浪能的理论能量俘获效率以及实际效率都要高于太阳能和风能；波浪能装置可以在90％以上的时间内产生能量；波浪能可以传播很远而损耗较少的能量；开发和利用波浪能对环境产生的负面影响较小。

由于波浪能是海洋能中品位最高、分布最广的可再生清洁能源，如果能高效转换和利用波浪能，并提高装置的生存能力，降低装置成本，就有望实现大规模商业推广应用，形成零排放循环低碳经济的海洋能利用模式，解决沿海地区和海岛地区的能源紧张问题，因而研究一种结构简单而又工作高效的波能俘获装置具有特别重要的意义。

目前，波浪能转换理念数量众多。在日本、北美和欧洲地区已有超过1000多项波能转换的技术专利。按照波能俘获类型，波能俘获装置可大体分为振荡浮子式(OB)、筏式、摆式、振荡水柱式(OWC)和越浪式5种。其中，振荡浮子式和振荡水柱式两种波能俘获方式结构简单、可靠性好，发展前景广阔。

振荡浮子式的结构尺寸相对于入射波波长较小，主要依靠浮子的上下振荡来俘获波能，带动发电机组发电或驱动海水淡化组件淡化海水。振荡水柱式主体结构为一个腔室，腔室在水面下通过一开口于海水连通，在波浪带动下腔体内部形成振荡水柱，腔体内上方空气以气流形式驱动腔体顶部的空气透平转动，带动发电机组发电。

在公开号为CN102720629A，名称为“波浪能转换装置及其系统”的专利文献中公开了这样一种波浪能利用系统。该系统包括波浪能转换装置、竖直安装并固定在波浪中的立柱以及固定波浪能转换装置的固定臂。其中波浪能转换装置主要由浮箱、与浮箱固定相连的缸体以及相对固定的立杆构成，立杆和缸体合围出密闭气室。在浮箱随波浪起伏而上下运动的过程中，将波浪能转化为压缩空气。由于该装置涉及到多个密封气室，结构较为复杂，可靠性和耐久性较差。

在公开号为CN106194558A，名称为“大直径圆筒形透空堤兼振荡水柱波能发电装置”的专利文献中公开了一种基于大直径圆筒形透空堤的振荡水柱式波能发电装置，主要包括大直径圆筒体、筒顶盖板、底部开口、支撑桩、气室、气流通道、空气透平和发电机组。大直径圆筒体内部水体通过底部开口与外部海水连通，在波浪作用下筒内圆筒体内部气室气压变化使气流通道处产生气流，带动空气透平和发电机组发电。该装置是基于现有的大直径圆筒形透空堤提出的，仅限于与大直径圆筒形透空堤工程相结合，不利于大范围推广。

由于单个振荡浮子式结构尺寸较小，其对波频敏感，波能俘获功率并不会太高，且锚泊系统或支撑平台在振荡浮子式的建设成本中占比巨大；单个振荡水柱式波能俘获效率也相对较低，为增强能量俘获能力，往往需要较大尺寸，成本相对较高。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种结构简单、可靠性好、耐久性高、建设成本低、波浪能俘获效率高且利于大规模推广的混合式波浪能俘获装置。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种混合式波浪能俘获装置，包括主腔体、浮子、气动式能量俘获系统、若干液压式能量俘获系统和锚泊系统；所述气动式能量俘获系统设置于所述主腔体的顶部；若干所述液压式能量俘获系统设置于所述主腔体上部周围，每个所述液压式能量俘获系统均包括液压能应用模块、液压缸和设置于所述液压缸内的液压杆，所述液压能应用模块与所述液压缸之间设置有低压入流管和高压出流管，所述液压缸与所述主腔体活动连接；所述浮子通过刚臂与所述主腔体活动连接，所述液压杆与所述刚臂活动连接；所述锚泊系统设置于所述主腔体底部。

可选的，所述主腔体外壁上设置有支撑平台，用于放置所述液压式能量俘获系统。

可选的，所述液压式能量俘获系统包括通过管路依次连接的高压蓄能稳压器、液压马达和低压蓄能稳压器，所述高压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过第一高压出流管连接，所述低压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过第一低压入流管连接；优选的，所述第一高压出流管与所述液压缸之间设置有第一单向阀，所述第一低压入流管与所述液压缸之间设置有第二单向阀；更优选的，所述高压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过多个所述第一高压出流管连接；所述低压蓄能稳压器与所述液压缸之间通过多个所述第一低压入流管连接。

可选的，还包括与所述液压马达动力连接的第一发电机组。