[发明专利]潮汐流能量转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种从自然海洋潮流获得能量的装置，具有一个大体垂直于潮流方向安放的水坝并有一或多个内装把潮汐能量转变为可用能量特别是电能的装置的通道。

技术背景

常言所说的类似装置也称潮汐发电站。在选定潮汐发电站站址时，乞今几乎只考虑那些自然条件下出现八米或八米以上极高水位的海湾。这样的地址非常少有；一般水位小得多。最大的，也是最箸名的潮汐发电站是六十年代在法国东布里塔尼的圣玛洛附近拉朗斯(LaRance)河湾建设的。该发电站有一个封闭整个海湾的围坝，只留有一或数个轮廓分明的通道，内装透平机把水流能量转换为可利用、易传输的形式，此处为电能。尽管世界上有一些其它海湾可筑类似堤坝，例如英国的色温，加拿大的方地湾，乞今实际技术实现仅限于上述法国潮汐发电站。

主要用于天然或其它海湾的潮汐发电站例子见于USP4,464,080美国专利说明和WO91/11614国际专利申请。这些案子中，在海湾建筑一或数个堤坝，内含一或数个透平机，把潮汐能量转换为电力。但是后一个专利申请也描述了在这种发电站，往往要在坝前形成浅滩并湮没邻近陆地，造成生态损害。为了避免这些生态损害，上述专利申请提及发电站尽可能利用纯动能，而降低装置两侧的水位落差。

矿物能源的供应日益紧张，人们减少二氧化碳排放的呼声日益增强，用可持续替代能源形成大部分耗用能量以满足不断增长的能源需要的社会要求也日益提高。如果全世界潮汐能量的利用仅限于上述目前认为适于建筑潮汐发电站的地点，世界上可资利用的总潮汐能量仅有很小的一部分可被开发。尤其是海岸无特大天然潮汐水头的国家，如荷兰等大多数国家，就不能利用这种能量。

发明内容

本发明旨在提供一种可消除上述缺点，并尤其适用于潮汐起落不大的地区而不降低其效益的潮汐发电站。

为达到该目的，本发明的特征在于一种筑于海底、大体垂直于海岸、长度足以干涉天然潮汐波形的堤坝。该结构堤坝与已知用于获取潮汐能量的堤坝的一个根本区别在于，本发明装置的堤坝大规模地，从而显箸地干涉潮汐波的波形的传播，不论水平潮汐还是垂直潮汐。坝的长度、地址及方位要据此仔细设计。实际上，举例来说，要求坝长与当地潮汐波宽度成比例。这意味着，堤坝至少要约长于波宽的四分之一。以荷兰北海沿岸为例，坝长为20公里左右。该例中，根据本发明，天然潮汐波的波形和传播将受堤坝的显箸影响。由此在堤坝两侧产生的水位差可以靠安装在堤坝特定地段的透平机和发电机发电。与传统的海湾封闭潮汐堤坝比较，本发明装置有不造成封闭浅滩的优点，所以预料生态损害很少。毕竟，根据本发明的堤坝伸向开阔的大海，而且总有一个游离的末端。

在这方面，以上述美国专利USP4.464.080为例，提出在开放的海上筑坝.然而所述堤坝不是筑于海底，而是采用浮动结构，因其构形和大小绝对不适于干涉潮汐波。该专利说明书，同于上述国际专利申请，目的在于利用纯天然潮流动能而不是产生显著水位差。因此，与本发明比较，这种坝的最大功率要比本发明装置低数倍，因为已知堤坝没有利用潮汐波的垂直成分，更不用说增强该成分。

根据本发明，装置的一个特殊构形的特征在于，在堤坝的游离端设置了一个与前述堤坝成角度的第二堤坝。设一或数个这种与主坝游离端成角度的坝会加强对潮汐波的作用，从而得到更多能量。

根据本发明，装置的另一个构形的特征在于，堤坝设置一个有闸门通道的系统，其一或数个但非所有的通道装备上述换能装置。采用类似装置可以增强对天然潮汐波的干涉，即刻意地把带闸通道作为时间和相对于潮汐波的实际进程的位置的函数开启。以此方法主观改变抵达的潮汐波，并在波幅及相位上以有计划的方式改变，也就是以显著增加能量的方式改变。举例说，带闸通道中可安装活板、滑板或者充气或充水的活门装置，装在通道的可调节部件。而且，不是只建一个孤坝，可建一个有位于不同地点的数个堤坝的系统，相互补偿波峰波谷，以实现较连续的能量输出。本发明的装置在这方面的一个优选构形，特征在于，大体上平行于堤坝建筑一个附加堤坝，第一堤坝与附加堤坝间距离大约为潮汐波长的一半或该半波长的数倍。该设计主要依据潮流具有波的特性，以及诱导潮汐振荡可以从结构上得到附加功率。这方面，人们注意到，此范围内潮汐波长应当理解为一种各常规天体影响的函数。

附图简介

现参照几个设计例和附图详细说明本发明，其中：

图1为本发明装置第一设计例；

图2为本发明装置第二设计例；

图3为本发明装置第三设计例；

图4为本发明装置第四设计例；