[发明专利]一种波浪能高效气动转换装置及其气动转换方法

说明书

本发明公开了一种恒压控制的波浪能高效气动转换装置及方法，利用容器储存以及工质气‑液相变，补偿波浪能气动转换装置空气压力变化，减小能量转换的波动性，提高气动转换装置的效率。装置包括：柱式容腔、透平机、储气罐，工质储罐，换热器和循环泵等组件，在空气与相变工质间设置隔膜，防止空气与相变工质混合。柱式容腔内气柱流量大于透平机额定流量时，循环泵驱动工质流经换热器冷却，工质由气态转变为液态，从储气罐排出，空气进入储气罐中储存。气柱流量小于透平机额定流量时，循环泵驱动工质流经换热器加热，工质由液态变为气态，进入储气罐，储气罐中气体排出，在波浪流量波动条件下，透平压力保持近似恒定。

技术领域

本发明涉及可再生能源技术领域，更具体的说是涉及一种波浪能高效气动转换装置及其气动转换方法。

背景技术

目前，我国约85％的能源消耗来自化石能源的燃烧。环境污染、生态破坏等问题日益严重，表现为空气污染指数超标，碳排放不断增长、气温上升以及气候变暖。我国化石能源为主的能源结构导致环境污染、生态破坏等问题日益严重。能源需求不断增大和化石能源供应的不足，将加剧环境、能源危机，影响国家能源安全。

开发可再生能源，有效解决能源危机给人类生存和社会发展带来的威胁。波浪能是海洋能源中相对不稳定的一种能源，它是指海洋中波浪所具有的动能和势能的总和。

波浪能发电技术是将海洋波浪中蕴含的机械能转换为发电的技术，波浪能的利用既是对能源短缺问题的改善，也是海洋能源开发利用的重要项目，是清洁、无污染的可再生新能源的主要组成部分。

波浪能发电的商业应用仍面临很多挑战，包括发电装置的成本、效率和并网等问题无法得到解决。波浪能的发电成本比常规火力发电高出10倍。波浪的随机性、不稳定特性，导致气动透平的不稳定，偏离透平机的工作点效率低。气流双向流动，透平机一般按单向流动设计，反向流动透平效率低。波浪能发电的输出电压在幅值、频率及相位均不稳定，并网时对电网会形成冲击。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种恒压控制的波浪能高效气动转换装置及其气动转换方法，通过控制工质的相变，稳定空气的压力，提高空气透平效率，从而实现波浪能的高效转换。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种波浪能高效气动转换装置，包括：柱式容腔、恒压储气系统以及透平机；

所述柱式容腔与所述透平机通过管路连接；且所述恒压储气系统与所述柱式容腔和/或所述透平机连接；

其中，所述柱式容腔一侧紧贴墙体，另一侧底部设置有进水口。

进一步的，上述的恒压储气系统与所述柱式容腔和/或所述透平机连接指的是所述恒压储气系统与所述柱式容腔和所述透平机连接或所述恒压储气系统与所述透平机连接；

更进一步的，所述恒压储气系统与所述柱式容腔和所述透平机连接时，所述恒压储气系统与所述透平机串联或并联连接。

进一步的，所述恒压储气系统至少设置有一个。

进一步的，上述恒压储气系统包括：储气罐、工质储罐以及换热系统；

其中，所述储气罐与所述柱式容腔和/或所述透平机连接；

所述换热系统一端与所述储气罐连接，另一端与所述工质储罐连接，所述工质储罐与所述储气罐直接连接。

进一步的，上述换热系统包括：换热器、循环泵一、循环泵二、冷源和热源；

所述热源、换热器、循环泵一和所述冷源依次连接；

所述换热器还与所述储气罐和所述循环泵二分别连接；

所述循环泵二还与所述工质储罐连接。