[发明专利]一种内孤立波发电系统

说明书

本发明公开一种内孤立波发电系统，包括设置在波峰、波谷处的横向发电装置和设置在内孤立波振幅区间内的纵向发电装置，横向发电装置和纵向发电装置通过电缆与海底输电电缆连接，将电能从海底输送至岸上；发电装置包括发电叶轮、发电机等，发电叶轮采用导叶与转轮的设计，保证内孤立波上下运动过程中转轮始终保持统一转向，导叶采用活动转轴的连接方式，以控制导叶的开合情况，并创新采用水体内漂浮式的发电结构，避免以往传统发电机构一半接触水、一半接触空气带来加速腐蚀的问题。本方案设计全新的内孤立波发电系统，将表层的波浪能利用推广至深海的内孤立波，内孤立波资源丰富，通过复用实现更高效、更高功率的发电，提高波浪能利用率。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体涉及一种内孤立波发电系统，用于借助海洋内部特殊的波浪能，实现高质量的发电。

背景技术

海洋蕴藏着丰富的能源，许多国家都已经着手开发海洋资源与能源，其中波浪能的有效利用便是其中之一的热点问题。波浪能指海浪运动过程中产生的能量，该能量具有能量巨大、可再生等特点，因此也诞生出了借助波浪能发电的装置。目前的利用波浪能发电的装置全部置于海面上，借助波浪运动以及潮汐作用进行发电。多年以来，针对波浪发电装置的方案层出不穷，大致可分为振荡水柱式、摆式、波面筏、鸭式、振荡浮子等。

但是，在波浪能中，一种能量巨大、作用规律且连续的波浪能却被人忽视，那就是发生于海洋内部的内孤立波。内孤立波是发生在海洋内部波动，其具有强非线性、大振幅、短周期的特点。特别是，我国南海是全球五大内孤立波高发区之一，南海内部的内孤立波传输能量最大、振幅最强、频率最高，具备利用其能量发电的条件。南海北部的内孤立波最大振幅可达到240m，垂向流速0.5m/s，水平流速2.5m/s。在天文大潮期间，南海内孤立波平均每天可发生2次。南海内孤立波向西传播，穿越深水区，经过陆坡陆架区，最终在我国近岸发生破碎，其传播距离可超过600km。

内孤立波属于内波，同时具有内波的特性，具有较强的规律性。不同频率、不同波数的内波通过非线性作用进行能量交换。低垂向波数的内波能量将传递给高垂向波数内波，高垂向内波易发生破碎而发生混合，形成湍流。另外，内波的能量在临界处会被较大尺度的平均流吸收(水平流速达到最大)。因此针对内孤立波能量的利用需要分为两个方面，一方面是利用内孤立波垂向运动产生的能量，另一方面是内孤立波临界层处水平向流动(上下两临界方向相反)产生的能量。

针对内孤立波特点，发明一种内孤立波能量利用装置，可利用其垂向能量与水平向能量进行波浪能发电，并通过布置于海底的电缆连通至位于陆地的电厂储电或传输，提供一种波浪能利用新途径，并且提高波浪能利用效率。

发明内容

本发明的目的提供一种可以利用内孤立波这种特殊形式波浪能的发电系统，以进行波浪能发电，通过利用内孤立波水平向流动与垂直向流动的特征，设计一种双向利用的发电系统，补充波浪能利用的技术途径，提高波浪能利用的效率。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种内孤立波发电系统，包括横向发电装置和纵向发电装置，横向发电装置和纵向发电装置通过电缆与海底输电电缆连接，将电能从海底输送至岸上；

所述纵向发电装置设置在内孤立波振幅区间内，横向发电装置对应设置在波峰和波谷的临界面处，纵向发电装置与横向发电装置结构组成一致，其输电电缆方向不同；

所述纵向发电装置和横向发电装置均包括发电叶轮、发电机和支撑框架，发电叶轮的主轴与发电机的转轴连接，发电机固定设置在支撑框架内部，纵向发电装置的发电叶轮设置在支撑框架的一侧，横向发电装置的发电叶轮设置在支撑框架的下方。

进一步的，所述发电叶轮包括导叶和转轮，导叶沿转轮的周向均匀设置，转轮与主轴通过轴承连接，保证发电叶轮可以自由转动。

进一步的，所述纵向发电装置和横向发电装置的发电叶轮外侧还设置有叶轮保护罩，叶轮保护罩采用笼式结构，与发电叶轮形状一致，以防止鱼群与海内动物卷入发电叶片，造成装置停运，同时能够保证对水体内生物的安全性。