[发明专利]一种全周向高效绕轴式波浪能发电装置及其工作方法

说明书

本发明涉及一种全周向高效绕轴式波浪能发电装置及其工作方法，属于波浪能发电装置技术领域。装置包括漂浮平台、浮子、液压油缸、发电装置和蓄电池，其中，漂浮平台周向环绕活动设置有浮子，浮子连接有液压油缸一端，液压油缸另一端铰接于漂浮平台外侧，漂浮平台内设置有发电装置和蓄电池，液压油缸连接有发电装置，发电装置连接有蓄电池。本发明采用模块化、集成化、分布式布局的设计方案，有效地降低制造、维修及发电成本，同时采用多浮子配合多液压缸动作，提高单一浮子发电效率。

技术领域

本发明涉及一种全周向高效绕轴式波浪能发电装置及其工作方法，属于波浪能发电装置技术领域。

背景技术

在地球上，海洋蕴藏着巨大的能源，海洋占地球表面积的70％，开发和利用海洋资源对于人类解决能源问题具有重大意义。海洋可以为整个人类社会提供足够多且清洁的能源，所以，开发和利用海洋的能源，提高海洋能源捕获效率，成为各国海工装备科技工作者的目标。

近年来，世界许多国家都在积极开展波浪能发电技术的研究和探索，前后出现了各种类型的波浪能发电装置，但普遍存在发电功率小、发电不稳定、转换效率不高、制造和运维成本高等问题。波浪能发电装置的发电能力主要取决于能量捕获功率和能量转换效率，较低的能量捕获功率和能量转换效率严重限制了波浪能发电的商业化、规模化应用。所以研发更高效的波浪能发电装置一直是当前国际上波浪能发电领域需要解决的主要问题。

单浮子的波浪能发电装置效率低，采用多浮子全周向的捕能方式可以有效的提高波浪能发电装置的捕能效率。

同时借鉴对比于光学领域对波的干涉研究，将海浪的水波类比于光波，进而采取通过干涉表面波以达到聚集效果的手段，就可以通过增大海浪振幅的效果来提升波浪能发电装置的捕能效率。为此，提出本发明。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种全周向高效绕轴式波浪能发电装置，采用模块化、集成化、分布式布局的设计方案，有效地降低制造、维修及发电成本，同时采用多浮子配合多液压缸动作，提高单一浮子发电效率。

本发明还提供上述全周向高效绕轴式波浪能发电装置的工作方法。

本发明的技术方案如下：

一种全周向高效绕轴式波浪能发电装置，包括漂浮平台、浮子、液压油缸、发电装置和蓄电池，其中，漂浮平台周向环绕活动设置有浮子，浮子连接有液压油缸一端，液压油缸另一端铰接于漂浮平台外侧，漂浮平台内设置有发电装置和蓄电池，液压油缸连接有发电装置，发电装置连接有蓄电池。

优选的，浮子两侧通过活动轴活动设置于漂浮平台外侧，浮子随海浪的起伏，做绕活动轴的旋转摆动，浮子的运动带动液压油缸进行往复运动，将波浪能转化为液压能。

优选的，浮子上表面为平滑弧面，浮子下侧设置有圆弧槽，浮子由外向内逐渐增厚，有利于提高绕轴式浮子在波浪上升期的能量捕获效率。

优选的，浮子所受的波浪激振力和浮子所受阻尼力计算过程如下，浮子可以看作为阻尼-震荡系统,浮子运动方程为：

Fs＝k₁*z (2)

Fc＝c₁*z (3)

M＝(m_t+m_w) (4)

上式中，z是指浮子的位移，是浮子位移的二阶微分，k₁是静水回复力等效的刚度，F_w是浮子所受的波浪激振力，c₁是水的阻力，Fc为浮子所受阻尼力，Fs为静水回复力，m_t为浮体的实际质量,m_w为浮体的当量质量(浮子振荡运动激荡出的水的质量)；