漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，包括擺板、液壓油缸、浮式基礎(chǔ)、水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、海底電纜以及錨泊系統(tǒng)，其中，在波浪作用下擺板可以在搖擺方向?qū)σ簤焊鬃龉?，通過水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)以及海底電纜將電能送至岸上，通過對浮式基礎(chǔ)的壓載控制實(shí)現(xiàn)裝置的下潛和上升，方便了裝置維護(hù)。同時(shí)采用在浮式基礎(chǔ)上布置多組擺板的陣列形式提高了波能利用效率，減少施工周期，降低成本，提高了裝置的生存空間和工作機(jī)動性，以及有效地克服了單個(gè)裝置電能輸出連續(xù)和穩(wěn)定性差的問題。
【專利說明】漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種海洋波浪能發(fā)電裝置，尤其涉及一種通過對浮式基礎(chǔ)進(jìn)行主動壓載控制的系泊式漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋波浪能具有分布面廣，清潔，可再生等優(yōu)點(diǎn)。合理有效地利用波浪能已成為解決目前能源短缺和環(huán)境污染的有效途徑，這種共識已被世界各國所認(rèn)同。新能源的開發(fā)利用已是當(dāng)務(wù)之急。但現(xiàn)有的波浪發(fā)電裝置成本高，規(guī)模小，經(jīng)濟(jì)效益差，投資回收期長束縛了其大規(guī)模商業(yè)化的利用和開發(fā)。
[0003]擺式波浪能發(fā)電裝置是波浪發(fā)電裝置類型中研究的熱點(diǎn)，目前國內(nèi)外的研究主要集中在單個(gè)波浪能發(fā)電裝置上的發(fā)電效率以及水動力控制方面。單個(gè)裝置的結(jié)果是發(fā)電量比較小，電能輸出連續(xù)性、穩(wěn)定性較差，達(dá)不到民用或商業(yè)用電的目的。本技術(shù)方案通過漂浮陣列布置的方式，將分散的、低密度的、不穩(wěn)定的波浪能吸收，使其高效、穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定連續(xù)的電能，并且可以使波浪發(fā)電裝置承受較大的災(zāi)害性海況的破壞，實(shí)現(xiàn)裝置安全運(yùn)行。比較現(xiàn)有的岸基型擺式波浪能發(fā)電裝置，本技術(shù)不需要占用海岸土地資源；能以遠(yuǎn)低于岸基型擺式波浪能發(fā)電裝置的成本布置在波浪能密度較高的水域(中國的沿海海況周期較短，波高較小，岸邊淺水的波浪能資源明顯小于較深處的波浪能資源；較深水域海底固定式結(jié)構(gòu)需要更高的工程造價(jià)，同時(shí)還會帶來施工和維護(hù)方面的困難)。
[0004]漂浮擺式波浪能發(fā)電裝置可以很好地解決上述問題，具有施工成本低、施工周期短、發(fā)電裝置布置地點(diǎn)靈活、布放和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，因而具有較大的推廣空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有主動壓載控制吃水功能的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，該裝置業(yè)經(jīng)海試驗(yàn)證能夠解決現(xiàn)有擺式發(fā)電裝置存在的波浪發(fā)電量小、電力輸出波動大、成本高、安裝維護(hù)困難以及使用范圍受限等技術(shù)難題。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
一種漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，包括內(nèi)部設(shè)有壓載艙和機(jī)艙的浮式基礎(chǔ)、海底電纜、水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、液壓馬達(dá)、與液壓馬達(dá)驅(qū)動連接的發(fā)電機(jī)、液壓油缸，所述浮式基礎(chǔ)四周設(shè)置有錨鏈吊耳并由錨鏈系泊于海底，
所述浮式基礎(chǔ)上布置有三排、多列的擺板，其排列組合形式可以為矩陣排列或者網(wǎng)格排列，擺板上部露出水面，所述液壓油缸的一端與擺板的一側(cè)相鉸接，另一端鉸接于浮式基礎(chǔ)頂面；
所述水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)艙內(nèi)，并通過管路連接液壓馬達(dá)及液壓油缸，用于將液壓油缸往復(fù)移動產(chǎn)生的液壓能轉(zhuǎn)換為液壓馬達(dá)的機(jī)械能驅(qū)動發(fā)電機(jī)單向轉(zhuǎn)動發(fā)電，所述發(fā)電機(jī)的輸出端通過海底電纜連接岸上配電設(shè)備。
[0007]進(jìn)一步地，所述擺板為中空結(jié)構(gòu)，用以增加擺板的浮力。[0008]進(jìn)一步地，所述壓載艙設(shè)有通過進(jìn)氣排水或進(jìn)水排氣實(shí)現(xiàn)浮式基礎(chǔ)(3)的上升或下潛的進(jìn)排水管和進(jìn)排氣管，進(jìn)排水功能的實(shí)現(xiàn)采用水泵和/或壓縮空氣。
[0009]進(jìn)一步地，所述壓載艙內(nèi)還設(shè)有實(shí)時(shí)反饋艙內(nèi)水深數(shù)據(jù)的液位傳感器。
[0010]進(jìn)一步地，所述機(jī)艙內(nèi)還裝有視頻監(jiān)控器。
[0011]進(jìn)一步地，所述壓載艙上部開有方便施工人員進(jìn)出作業(yè)的人孔，所述人孔上設(shè)置有可開閉的人孔蓋。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:可以有效地實(shí)現(xiàn)波浪發(fā)電裝置的深海工作，擴(kuò)大了裝置的工作空間；可以對裝置進(jìn)行岸上預(yù)制，拖運(yùn)安裝，很好地節(jié)約了施工時(shí)間，降低工程造價(jià)及提高裝置的工作安全性，延長了裝置的生命周期；同時(shí)，陣列布置的方案可以很好地解決能量輸出的穩(wěn)定性和連續(xù)性難題，特別適合于中國的低密度波浪能實(shí)際情況。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明中漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置的側(cè)視示意圖。
[0014]圖2是本發(fā)明中漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置的正視示意圖。
[0015]圖3是本發(fā)明中漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖4是本發(fā)明的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置的實(shí)施例一布置俯視示意圖。
[0017]圖5是本發(fā)明的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置的實(shí)施例二布置俯視示意圖。
[0018]圖6是本發(fā)明的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置的實(shí)施例三布置俯視示意圖。
[0019]圖中1.擺板，2.液壓油缸，3.浮式基礎(chǔ)，4.系泊錨鏈，5、液壓缸進(jìn)油管，6.液壓缸出油管，7.第一單向閥，8.進(jìn)油管，9.回油管，10.蓄能器，11.液壓馬達(dá)，12.發(fā)電機(jī)，13.油箱，14.海底電纜，15.第二單向閥，16.第三單向閥，17.第四單向閥。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明的發(fā)明目的作進(jìn)一步詳細(xì)地描述，實(shí)施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不因此限定于以下實(shí)施例。
[0021]實(shí)施例1
如圖1至圖4所示，一種漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，包括內(nèi)部設(shè)有壓載艙和機(jī)艙的浮式基礎(chǔ)3、海底電纜14，所述浮式基礎(chǔ)3四周設(shè)置有錨鏈吊耳并由錨鏈4系泊于海底，還包括若干中空結(jié)構(gòu)的擺板1、液壓油缸2及水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述擺板I呈陣列狀分布地鉸接在所述浮式基礎(chǔ)3頂面，擺板I上部露出水面，本實(shí)施例中，所述擺板I為三排三列共9個(gè)，擺板I布置間距也根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。所述液壓油缸2的一端與擺板I的一側(cè)相鉸接，另一端鉸接于浮式基礎(chǔ)3頂面。
[0022]如圖3所示，所述水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)艙內(nèi)，包括與發(fā)電機(jī)12驅(qū)動連接的液壓馬達(dá)11，所述液壓馬達(dá)11的進(jìn)油管8連接蓄能器10后分別與第一單向閥7和第四單向閥17的出口端相連通，所述液壓馬達(dá)11的回油管9連接油箱13后分別與第二單向閥15和第三單向閥16的入口端相連通，所述第一單向閥7的入口端及第二單向閥15的出口端匯合后與液壓油缸2的液壓缸進(jìn)油管5相連通，所述第三單向閥16的出口端及第四單向閥17的入口端匯合后與液壓油缸2的液壓缸進(jìn)油管5相連通，所述發(fā)電機(jī)12的輸出端通過海底電纜4連接岸上配電設(shè)備，利用擺板I的水平運(yùn)動帶動做功，所述的液壓缸往復(fù)行程均可以做功，其進(jìn)出油管均連接水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
[0023]擺板I擺動時(shí)，所述的液壓油由液壓油缸2的液壓缸進(jìn)油管5或液壓缸出油管6流經(jīng)單向閥進(jìn)行單向?qū)?，由進(jìn)油管8進(jìn)入蓄能器10，然后流經(jīng)液壓馬達(dá)11，液壓馬達(dá)11帶動發(fā)電機(jī)12發(fā)電，電流由海底電纜14送至岸上，整個(gè)發(fā)電過程都有上位機(jī)進(jìn)行監(jiān)控并實(shí)時(shí)反饋和進(jìn)行主動控制。
[0024]其中，海底電纜集合光纖通訊、電力輸出及動力輸送于一體，銷裝而成。
[0025]進(jìn)一步地，所述壓載艙設(shè)有通過進(jìn)氣排水或進(jìn)水排氣實(shí)現(xiàn)浮式基礎(chǔ)3的上升或下潛的進(jìn)排水管和進(jìn)排氣管，進(jìn)排水功能的實(shí)現(xiàn)采用水泵和/或壓縮空氣。
[0026]進(jìn)一步地，所述壓載艙內(nèi)還設(shè)有實(shí)時(shí)反饋艙內(nèi)水深數(shù)據(jù)的液位傳感器。
[0027]進(jìn)一步地，所述機(jī)艙內(nèi)還裝有視頻監(jiān)控器，以進(jìn)行裝置控制和數(shù)據(jù)、視頻反饋通信。
[0028]進(jìn)一步地，所述壓載艙上部開有方便施工人員進(jìn)出作業(yè)的人孔，所述人孔上設(shè)置有可開閉的人孔蓋，方便施工人員進(jìn)出作業(yè)，發(fā)電裝置工作時(shí)人孔蓋密封防止進(jìn)水。
[0029]裝置由拖船拖運(yùn)至預(yù)定海域，然后將浮式基礎(chǔ)3四角的錨鏈系泊于海底。裝置下潛工作時(shí)，岸上控制間上位機(jī)人工交互控制壓載實(shí)現(xiàn)裝置的下潛，至擺板I達(dá)到預(yù)定吃水深度時(shí)停止。當(dāng)發(fā)電裝置維護(hù)或拖運(yùn)回港時(shí)，岸上控制間上位機(jī)人工交互控制壓載實(shí)現(xiàn)裝置的上浮，浮式基礎(chǔ)上升浮出水面，進(jìn)行現(xiàn)場維修或者拆卸海底電纜起錨拖回船廠。
[0030]所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其中，擺式浮子對液壓油缸的做功不限于發(fā)電的形式，必要時(shí)通過連接其他設(shè)備轉(zhuǎn)換為其他能量形式，如制氫、制氮及海水淡化等。
[0031]實(shí)施例2
如圖5所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:所述擺板I為三排，其中，左右兩排為3列，中間一排為2列，共8個(gè)，擺板I布置間距也根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。
[0032]實(shí)施例3
如圖6所示，本實(shí)施例與實(shí)施例1的區(qū)別在于:所述擺板I為三排五列共15個(gè)，擺板I布置間距也根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行確定。
[0033]本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實(shí)施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:包括內(nèi)部設(shè)有壓載艙和機(jī)艙的浮式基礎(chǔ)(3)、海底電纜(14)、水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、液壓馬達(dá)(11)、與液壓馬達(dá)(11)驅(qū)動連接的發(fā)電機(jī)(12)、液壓油缸(2)，所述浮式基礎(chǔ)(3)四周設(shè)置有錨鏈吊耳并由錨鏈⑷系泊于海底， 所述浮式基礎(chǔ)⑶上布置有三排、多列的擺板(I)，其排列組合形式可以為矩陣排列或者網(wǎng)格排列，擺板(I)上部露出水面，所述液壓油缸(2)的一端與擺板(I)的一側(cè)相鉸接，另一端鉸接于浮式基礎(chǔ)(3)頂面； 所述水下液壓能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)置在機(jī)艙內(nèi)，并通過管路連接液壓馬達(dá)(11)及液壓油缸(2)，用于將液壓油缸(2)往復(fù)移動產(chǎn)生的液壓能轉(zhuǎn)換為液壓馬達(dá)(11)的機(jī)械能驅(qū)動發(fā)電機(jī)(12)單向轉(zhuǎn)動發(fā)電，所述發(fā)電機(jī)(12)的輸出端通過海底電纜(4)連接岸上配電設(shè)備。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述擺板(I)為中空結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓載艙設(shè)有通過進(jìn)氣排水或進(jìn)水排氣實(shí)現(xiàn)浮式基礎(chǔ)(3)的上升或下潛的進(jìn)排水管和進(jìn)排氣管，進(jìn)排水功能的實(shí)現(xiàn)采用水泵和/或壓縮空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓載艙內(nèi)還設(shè)有實(shí)時(shí)反饋艙內(nèi)水深數(shù)據(jù)的液位傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述機(jī)艙內(nèi)還裝有視頻監(jiān)控器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓載艙上部開有方便施工人員進(jìn)出作業(yè)的人孔，所述人孔上設(shè)置有可開閉的人孔蓋。
【文檔編號】F03B13/22GK104005905SQ201410212723
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年5月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月20日
【發(fā)明者】邱守強(qiáng), 葉家瑋, 王冬姣, 梁富琳 申請人:華南理工大學(xué)