[发明专利]一种新型的波浪能发电结构及发电方法

说明书

本发明公开了一种新型的波浪能发电结构及发电方法，该结构包括两个尾部通过铰链铰接在一起的船体，在一个船体上安装控制铰链开合角度的开合控制系统，在两个船体的首部各设置一个导引孔，系泊系统的一端单点系泊在海上固定物上，另一端的两根悬链分别固定在上述的两个导引孔中，在两个船体的船身上分别设置数量相等的振荡水柱式波能转换装置，在各振荡水柱式波能转换装置的气室顶部安装顶盖，在顶盖中设置与其气室相通的气体通道，在气体通道内设置涡轮发电机组。本发明所公开的发电结构及发电方法，船首通过悬链锚腿系泊装置单点系泊至悬链浮标或海床表面，从而使整个结构中两个船体的张开角始终面向入射波浪，保证结构在多变的海洋环境中始终保持高效运行。

技术领域

本发明属于海洋工程领域，特别涉及该领域中的一种新型的波浪能发电结构及发电方法。

背景技术

目前为解决能源短缺及环境污染的问题，发展成熟、高效率的可再生能源利用方式成为当下的趋势，波浪能由于储量丰富等原因受到广泛的关注。但是波能要成为完全成熟、商业上可行的能源，一个主要问题是必须开发可靠性强、转换效率高的波能转换器（WEC）。与大多数其他WEC相比，振荡水柱式波能转换装置的主要优势在于它的简单性：能量转换机构的唯一运动部分是涡轮机的转子，该涡轮机的转子位于水位上方，以相对较高的速度旋转并直接驱动发电机发电，在复杂海洋环境下这种结构简易的发电装置长期发电的可靠性较好。气室前壁是振荡水柱式波能装置结构体系的薄弱点，因受到波浪长时间的垂直砰击而易受损坏，振荡水柱式波能装置应用的历史中也发生过波浪砰击损坏气室前壁的案例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于振荡水柱式WEC，波能利用率高且可避免气室前壁受波浪砰击破坏的新型波浪能发电结构及发电方法。

本发明采用如下技术方案：

一种新型的波浪能发电结构，其改进之处在于：包括两个尾部通过铰链铰接在一起的船体，在一个船体上安装控制铰链开合角度的开合控制系统，在两个船体的首部各设置一个导引孔，系泊系统的一端单点系泊在海上固定物上，另一端的两根悬链分别固定在上述的两个导引孔中，在两个船体的船身上分别设置数量相等的振荡水柱式波能转换装置，且各振荡水柱式波能转换装置的气室开口均位于船体内侧的水面以下，在各振荡水柱式波能转换装置的气室顶部安装顶盖，在顶盖中设置与其气室相通的气体通道，在气体通道内设置涡轮发电机组，该涡轮发电机组包括空气透平及与空气透平传动连接的发电机组。

进一步的，铰链的数量为三个。

进一步的，铰链开合角度的范围为0°—90°。

进一步的，系泊系统为悬链锚腿系泊装置。

进一步的，海上固定物包括但不限于悬链浮标或海床表面。

进一步的，两个船体的长度均为90m；在两个船体的船身上分别设置三个振荡水柱式波能转换装置。

进一步的，气室开口的竖向截面形状为长方形；气体通道位于顶盖的中心。

进一步的，船体、铰链和系泊系统均采用防海水腐蚀材质或经防海水腐蚀工艺处理。

一种发电方法，使用上述的发电结构，其改进之处在于：发电结构安装就位并启用后，可以通过系泊系统随浪向的改变绕着海上固定物旋转，使两个船体的张开角始终面向入射波浪；铰链根据波浪的大小在0°—90°范围内变化开合角度；从各振荡水柱式波能转换装置的气室开口进入气室内的波浪上下起伏运动造成气室内外空气压强差，从而推动气室顶部气体通道中的空气透平旋转带动发电机组发电。

进一步的，当极端海况出现时，开合控制系统控制铰链开合角度减为0°，此时两个船体闭合为单体船。

本发明的有益效果是：