[发明专利]配有外置透空结构的浮式双气室振荡水柱波能发电装置

说明书

本发明属于新能源技术利用领域，提供了一种配有外置透空结构的浮式双气室振荡水柱波能发电装置，包括透空结构，振荡水柱系统和锚泊固定系统。本发明将浮式双气室振荡水柱波能转换装置和透空结构有效结合，不仅能提高装置的能量转换效率、拓宽装置的有效频带宽度；同时透空结构也能对波浪尤其是短波进行一定的消能、降低装置受到的波浪荷载，提高装置的生存能力。

技术领域

本发明涉及一种带有外置透空结构的浮式双气室振荡水柱波能转换装置，属于新能源技术利用领域。

背景技术

浩瀚的海洋拥有丰富的可再生能源，波浪能作为海洋能可再生能源的一种，其储量巨大，开发利用波浪能资源可以有效的缓解传统化石能源短缺的问题以及使用化石能源造成的环境污染问题，所以波浪能发电具有广阔的应用前景。波浪能发电装置按照工作原理主要分为振荡水柱式、越浪式、振荡体式三种，其中振荡水柱波能装置由于其空气透平不直接与海水接触，不易发生腐蚀，且装置具有结构简单、可靠性高的优点，目前被广泛研究和应用。从波浪能到电能一般需要进行三次能量转换：即波浪进入气室形成振荡水柱迫使气室内空气在气孔处形成往复气流，将波浪能转换成空气动能，完成能量的第一次转换；气流带动空气透平转动，将空气动能转换成透平的机械能，完成能量的第二次转换；最后，透平带动发电机工作，将机械能转换成电能，完成能量的第三次转换。

早期的振荡水柱波浪能发电装置多为岸基固定式结构，由于近岸波能密度相对较低，装置的发电功率也因此受到一定限制，不利于装置的大规模商业化。而浮式振荡水柱波能装置可以克服上述问题，能对波浪能资源更丰富的深远海的波浪能进行开发利用。振荡水柱波能装置需要波浪频率与装置频率接近时，其能量转换效率才较大。因此，为了提高装置的能量转换效率和拓宽装置的有效频带宽度，本发明采用了双气室结构的振荡水柱波能装置。

波能装置工作时需要经受波浪、海流、风等多种环境荷载的作用，生存环境恶劣。尤其是在短波作用下，由于其透射能力较弱，会在装置前产生较大的反射，不仅会导致装置的能量转换效率较低，也产生了较大的波浪荷载，威胁装置的安全运行。透空结构对波浪具有较好的消能效果，被广泛应用于需要消浪的海洋工程结构中。因此，本发明提出在双气室振荡水柱波能装置周围增加透空结构，不仅能提高装置的能量转换效率、拓宽装置的有效频带宽度，也能对波浪尤其是短波进行一定的消能、降低装置受到的波浪荷载，提高装置的生存能力。

发明内容

针对上述现存的问题，本发明设计了一种配有外置透空结构的浮式双气室振荡水柱波能转换装置，双气室结构能俘获更宽频率的波浪，提高装置的发电效率；外置透空结构能有效的降低转换装置的受到的波浪荷载，从而提高装置的生存能力。

本发明的技术方案：

一种配有外置透空结构的浮式双气室振荡水柱波能发电装置，包括透空结构、双气室振荡水柱系统和锚泊固定系统；

透空结构1是一个圆环柱体结构，固定于外圆环柱体3外侧，其内半径与外圆环柱体的外半径相同，表面均匀分布有圆形孔洞，孔洞大小及分布密度根据目标海域实际海况确定；

双气室振荡水柱系统主要由外半球环体2，外圆环柱体3、内圆环柱体4、内半球环体5、内圆柱体6、外气室7、内气室8、十字支撑横梁9、第一气孔通道11、第一涡轮发电系统12、第二气孔通道13和第二涡轮发电系统14组成；其中，外气室7是由外半球环体2、外圆环柱体3，内圆环柱体4和内半球环体5共同形成的空腔，外圆环柱体3与外半球环体2相接；内气室8是由内圆环柱体4、内半球环体5和内圆柱体6形成的空腔，内圆环柱体4和内半球环体5相接；内圆柱体6顶部位于内气室8内，超过水面位置与内半球环体5有距离；十字支撑横梁9固定于内圆柱体6顶部，用于支撑和固定外圆柱环体3和内圆环柱体4；外半球环体2顶端留有第一气孔通道11和第二气孔通道13，两个气孔通道分别对应内气室8和外气室7，第一涡轮发电系统12位于第一气孔通道11内，第二涡轮发电系统14位于第二气孔通道13内；

锚泊固定系统由多根锚链10组成，锚链10一端与内圆柱体6相连，一端固定在海底。