[发明专利]一种自适应变波长的波浪能综合发电系统及其使用方法

说明书

本发明公开了一种自适应变波长的波浪能综合发电系统及其使用方法。该系统由若干基本单元体组成，基本单元体包含上浮体，通过锚缆悬于上浮体下方的浮箱式固定锚，相邻上浮体之间通过软连接装置相连，下部之间通过可调间隙铰接装置相连。上浮体还包括能量回收装置，可以将上浮体之间的相对运动转化为电能。调节可调间隙铰接装置，使其长度减少，缩短基本单元体之间的距离，可以使至少两个基本单元体相互接触并组合，视作一个新的基本单元体。本发明还包括波长感应系统以及主控系统，波长感应系统将检测到的波长信息传递给主控系统，生成经验数据库，并据此调整基本单元体组合方式，以适应不同波长的海浪，使得波浪能发电效率最大化。

技术领域

本发明属于能量收集和海洋发电技术领域，具体涉及一种自适应波长的波浪能综合发电装置及其使用方法。

背景技术

目前国际能源日益短缺，新兴绿色能源越来越受到人们的重视。以波浪能为代表性的新能源具有能量密度高、环境污染小、能量损耗低和能源利用率相对较高的优点，可为边远海域的国防、海洋开发、海上平台等提供电力资源。因此，世界各国都重视并抓紧研究和开发波浪能发电装置。

现有的波浪能发电技术按照结构形式可分为“点头鸭”式、振荡水柱式、摆推式、聚波蓄能式、振荡浮子式和筏式。其中筏式技术的基本原理是通过漂浮在水面而相邻端部铰接的若干个浮体俘获波浪能，利用相邻浮体在波浪能作用下的相对运动将波浪能转化为液压能或机械能，进而驱动发电机发电。这种波浪能发电装置的抗浪性较好，能在复杂的波浪环境下工作，且能量转换效率较高。

有研究者对筏式波浪能装置波能转换液压能效率进行了数值研究，分析典型中国海域中筏式波浪能装置转换液压能的效率随波浪要素和装置的几何参数的影响，并以效率最优为目标对筏式波浪能装置进行优化计算。研究表明，波浪频率和浮体的固有频率接近时，波能波浪频率最高。在不同波高条件下，取得最大转换效率的波周期是相同的，结果如图4所示。并且由图4还能看出，该装置适用于波浪周期为4s的海域，当波周期为6s时，该装置的转换效率非常低。海域的波浪周期是变化的，上述研究表明，如果能够改变装置的固有频率使其和波浪周期接近，就能最大限度地利用波浪能。

现有的筏式波浪能发电装置都通过调整装置的几何参数以匹配海况环境的波浪情况，如发明专利CN 105298730 A公开了一种利用波浪能发电的可移动飞机海上起降平台，可以通过上浮体之间的相对运动将波浪能转化为电能，该方案包括基本单元体、上浮体、锚缆、浮箱式固定锚、软连接装置、可调间隙铰接装置、横向能量回收系统和纵向能量回收系统。但目前的筏式波浪能装置都存在一个问题，其浮体结构都是固定的，不能根据波浪的情况改变结构能量转换效率。因此本专利提出了一种能够适应波浪能波长的改变而改变浮体形状进而改变装置固有频率的的波浪能发电系统，提高了波浪能的利用效率。

发明内容

本发明的目的是设计一种能够适应波浪能波长的改变而改变浮体形状的波浪能发电系统，提高波浪能的利用效率。为了实现上述目的，本发明在CN105298730A所公开技术方案的基础上增加了波长感应系统以及主控系统，波长感应系统自动检测波浪的变化，并将波长变化传递给主控系统，由主控系统进行自适应调节，使得浮体形状能够适应波浪能波长的改变。

本发明提供了一种自适应变波长的波浪能综合发电系统，包含以下部分：

若干基本单元体，其中每个基本单元体包含上浮体、通过锚缆悬于上浮体下方的浮箱式固定锚；

上浮体包括上、中、下三个部分，相邻两个基本单元体的上浮体上部之间通过软连接装置相连；上浮体中部为一密闭空间，由一弹性皮囊分隔为压缩空气舱和海水舱两部分，压缩空气舱通过管路与压缩空气源连通，海水舱侧壁装有两个反向的单向阀以控制海水舱对海水的吞吐；上浮体下部装有液压油缸，相邻两个基本单元体的上浮体下部之间通过可调间隙铰接装置相连，可调间隙铰接装置连接在所述液压油缸上；

上浮体包括能量回收系统，能量回收系统用于将上浮体间的相对运动转化为电能；