[发明专利]一种模块化能量转换装置及其工作方法与应用

说明书

本发明公开了一种模块化能量转换装置及其工作方法与应用，属于波浪能发电领域，包括执行器模块、插装阀模块、高压蓄能器模块、发电模块和浮子模块，执行器模块包括一级空心活塞杆、二级空心活塞杆和低压蓄能器，低压蓄能器内圆壁用于设置一级空心活塞杆，一级空心活塞杆的空心结构内滑动设置二级空心活塞杆，一级空心活塞杆与浮子模块连接，能够随浮子模块的运动而运动，液压马达与发电机连接。本发明采用模块化、集成式设计，能适用于多类波浪能发电的装置，通过浮子模块的垂荡运动来收集波浪能，在浮子模块上升、下降阶段均能对波浪能进行收集，具有双程收集波浪能的特征。

技术领域

本发明涉及一种模块化能量转换装置及其工作方法与应用，属于波浪能发电技术领域。

背景技术

中国是工业大国，其轻、重工业产业链较为完备，对能源的需求旺盛。目前以及未来一段时间内化石能源依然是首要选择，在世界能源中有着统治性地位，化石燃料的大量使用、燃烧导致了一系列的环境问题例如大气污染、全球变暖、极端天气等问题。为了在保障经济发展的同时减少温室气体排放，世界各国都在积极发展风能、太阳能、海洋能等可再生能源，对其能源供给结构进行优化。其中海洋占有地球表面积的71％，海洋中拥有更加丰富的生物、矿产资源以及可再生能源。

我国海疆辽阔、海岛众多、海洋资源丰富。同时沿海地区也是中国的人口、工业的聚集区，对资源和能源需求巨大，发展前景广阔。海洋能主要指潮流能、波浪能、温差能等海水具有的能量，也包括海上风能、太阳能。其中波浪能相对风能、太阳能，具有能源密度高、理论捕获效率高、传播损耗小等优点。其中波浪能属于能量密度等级较大的可再生能源，其能量分布集中、理论能量俘获效率高、有效产能时间长，是世界各国可再生能源的研究热点。

中国专利文献CN 108240280 A公开了“基于模块化的超大型浮式平台与波浪能装置集成系统”，通过齿轮齿条传动方式把浮子的垂荡运动转化为执行器活塞杆的水平往复运动，进而驱动液压马达进行发电，该专利装置的结构复杂，功能单一，主要面向大型波浪能发电装置，其后期维修困难、维持运行的成本较大，难以促进波浪能发电装置的商业化、产业化。在波浪能发电领域，采用模块化、集成式设计方法，能适用于多类波浪能发电的装置基本处于空白。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种模块化能量转换装置及其工作方法与应用，采用模块化、集成式设计，能适用于多类波浪能发电的装置，通过浮子模块的垂荡运动来收集波浪能，在浮子模块上升、下降阶段均能对波浪能进行收集，具有双程收集波浪能的特征。

本发明采用以下技术方案：

一种模块化能量转换装置，包括执行器模块、插装阀模块、高压蓄能器模块、发电模块和浮子模块，所述浮子模块用于漂浮在水面/海面上，并且与波浪直接接触，所述执行器模块包括一级空心活塞杆、二级空心活塞杆和低压蓄能器，所述低压蓄能器的形状为空心圆环柱，其外圆壁为执行器模块的壳体，内圆壁用于设置一级空心活塞杆，低压蓄能器与一级空心活塞杆之间形成执行器第一腔，所述一级空心活塞杆的空心结构内滑动设置所述二级空心活塞杆，即一级空心活塞杆还作为二级空心活塞杆的活塞缸筒，二级空心活塞杆的空心结构底部设置有通孔，即二级空心活塞杆的空心结构与一级空心活塞杆的空心结构相通，形成执行器第三腔，二级空心活塞杆与低压蓄能器之间形成执行器第二腔，执行器第二腔与低压蓄能器连接，所述一级空心活塞杆与浮子模块连接，能够随浮子模块的运动而运动；

当一级空心活塞杆随着浮子模块垂荡运动进行上下往复运动时，此时执行器第一腔、执行器第三腔的大小发生变化，进而压出高压液压油，这一过程能把波浪能转换为执行器的活塞杆往复运动的机械能；

所述低压蓄能器内设置有低压蓄能器可动活塞，低压蓄能器可动活塞上部设置有一充气口A，充气口A充入一定压力的氮气，低压蓄能器可动活塞下部充入液压油，当一级空心活塞杆向上移动时，执行器第一腔从低压蓄能器吸油，执行器第三腔向高压蓄能器模块输出高压油；当一级空心活塞杆向下移动时，执行器第三腔从低压蓄能器吸油，执行器第一腔向高压蓄能器模块输出高压油；