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、水下液壓能量轉換系統(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對液壓缸做功，通過水下液壓能量轉換系統(tǒng)以及海底電纜將電能送至岸上，通過對浮式基礎的壓載控制實現裝置的下潛和上升，方便了裝置維護。同時采用在浮式基礎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動性，以及有效地克服了單個裝置電能輸出連續(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
【技術領域】
[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進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】
[0002]海洋波浪能具有分布面廣，清潔，可再生等優(yōu)點。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同。新能源的開發(fā)利用已是當務之急。但現有的波浪發(fā)電裝置成本高，規(guī)模小，經濟效益差，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，目前國內外的研究主要集中在單個波浪能發(fā)電裝置上的發(fā)電效率以及水動力控制方面。單個裝置的結果是發(fā)電量比較小，電能輸出連續(xù)性、穩(wěn)定性較差，達不到民用或商業(yè)用電的目的。本技術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害性海況的破壞，實現裝置安全運行。比較現有的岸基型擺式波浪能發(fā)電裝置，本技術不需要占用海岸土地資源；能以遠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構需要更高的工程造價，同時還會帶來施工和維護方面的困難)。
[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)電裝置布置地點靈活、布放和維護方便等優(yōu)點，因而具有較大的推廣空間。
【發(fā)明內容】
[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)經海試驗證能夠解決現有擺式發(fā)電裝置存在的波浪發(fā)電量小、電力輸出波動大、成本高、安裝維護困難以及使用范圍受限等技術難題。
[0006]本發(fā)明的技術方案如下:
一種漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，包括內部設有壓載艙和機艙的浮式基礎、海底電纜、水下液壓能量轉換系統(tǒng)、液壓馬達、與液壓馬達驅動連接的發(fā)電機、液壓油缸，所述浮式基礎四周設置有錨鏈吊耳并由錨鏈系泊于海底，
所述浮式基礎上布置有三排、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相鉸接，另一端鉸接于浮式基礎頂面；
所述水下液壓能量轉換系統(tǒng)設置在機艙內，并通過管路連接液壓馬達及液壓油缸，用于將液壓油缸往復移動產生的液壓能轉換為液壓馬達的機械能驅動發(fā)電機單向轉動發(fā)電，所述發(fā)電機的輸出端通過海底電纜連接岸上配電設備。
[0007]進一步地，所述擺板為中空結構，用以增加擺板的浮力。[0008]進一步地，所述壓載艙設有通過進氣排水或進水排氣實現浮式基礎(3)的上升或下潛的進排水管和進排氣管，進排水功能的實現采用水泵和/或壓縮空氣。
[0009]進一步地，所述壓載艙內還設有實時反饋艙內水深數據的液位傳感器。
[0010]進一步地，所述機艙內還裝有視頻監(jiān)控器。
[0011]進一步地，所述壓載艙上部開有方便施工人員進出作業(yè)的人孔，所述人孔上設置有可開閉的人孔蓋。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:可以有效地實現波浪發(fā)電裝置的深海工作，擴大了裝置的工作空間；可以對裝置進行岸上預制，拖運安裝，很好地節(jié)約了施工時間，降低工程造價及提高裝置的工作安全性，延長了裝置的生命周期；同時，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換系統(tǒng)結構示意圖。
[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，4.系泊錨鏈，5、液壓缸進油管，6.液壓缸出油管，7.第一單向閥，8.進油管，9.回油管，10.蓄能器，11.液壓馬達，12.發(fā)電機，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。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明的發(fā)明目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0021]實施例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，包括內部設有壓載艙和機艙的浮式基礎3、海底電纜14，所述浮式基礎3四周設置有錨鏈吊耳并由錨鏈4系泊于海底，還包括若干中空結構的擺板1、液壓油缸2及水下液壓能量轉換系統(tǒng)，所述擺板I呈陣列狀分布地鉸接在所述浮式基礎3頂面，擺板I上部露出水面，本實施例中，所述擺板I為三排三列共9個，擺板I布置間距也根據實際情況進行確定。所述液壓油缸2的一端與擺板I的一側相鉸接，另一端鉸接于浮式基礎3頂面。
[0022]如圖3所示，所述水下液壓能量轉換系統(tǒng)設置在機艙內，包括與發(fā)電機12驅動連接的液壓馬達11，所述液壓馬達11的進油管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的液壓缸進油管5相連通，所述發(fā)電機12的輸出端通過海底電纜4連接岸上配電設備，利用擺板I的水平運動帶動做功，所述的液壓缸往復行程均可以做功，其進出油管均連接水下液壓能量轉換系統(tǒng)。
[0023]擺板I擺動時，所述的液壓油由液壓油缸2的液壓缸進油管5或液壓缸出油管6流經單向閥進行單向導通，由進油管8進入蓄能器10，然后流經液壓馬達11，液壓馬達11帶動發(fā)電機12發(fā)電，電流由海底電纜14送至岸上，整個發(fā)電過程都有上位機進行監(jiān)控并實時反饋和進行主動控制。
[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]進一步地，所述壓載艙設有通過進氣排水或進水排氣實現浮式基礎3的上升或下潛的進排水管和進排氣管，進排水功能的實現采用水泵和/或壓縮空氣。
[0026]進一步地，所述壓載艙內還設有實時反饋艙內水深數據的液位傳感器。
[0027]進一步地，所述機艙內還裝有視頻監(jiān)控器，以進行裝置控制和數據、視頻反饋通信。
[0028]進一步地，所述壓載艙上部開有方便施工人員進出作業(yè)的人孔，所述人孔上設置有可開閉的人孔蓋，方便施工人員進出作業(yè)，發(fā)電裝置工作時人孔蓋密封防止進水。
[0029]裝置由拖船拖運至預定海域，然后將浮式基礎3四角的錨鏈系泊于海底。裝置下潛工作時，岸上控制間上位機人工交互控制壓載實現裝置的下潛，至擺板I達到預定吃水深度時停止。當發(fā)電裝置維護或拖運回港時，岸上控制間上位機人工交互控制壓載實現裝置的上浮，浮式基礎上升浮出水面，進行現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，必要時通過連接其他設備轉換為其他能量形式，如制氫、制氮及海水淡化等。
[0031]實施例2
如圖5所示，本實施例與實施例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，擺板I布置間距也根據實際情況進行確定。
[0032]實施例3
如圖6所示，本實施例與實施例1的區(qū)別在于:所述擺板I為三排五列共15個，擺板I布置間距也根據實際情況進行確定。
[0033]本發(fā)明的上述實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)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎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施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:包括內部設有壓載艙和機艙的浮式基礎(3)、海底電纜(14)、水下液壓能量轉換系統(tǒng)、液壓馬達(11)、與液壓馬達(11)驅動連接的發(fā)電機(12)、液壓油缸(2)，所述浮式基礎(3)四周設置有錨鏈吊耳并由錨鏈⑷系泊于海底， 所述浮式基礎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)的一側相鉸接，另一端鉸接于浮式基礎(3)頂面； 所述水下液壓能量轉換系統(tǒng)設置在機艙內，并通過管路連接液壓馬達(11)及液壓油缸(2)，用于將液壓油缸(2)往復移動產生的液壓能轉換為液壓馬達(11)的機械能驅動發(fā)電機(12)單向轉動發(fā)電，所述發(fā)電機(12)的輸出端通過海底電纜(4)連接岸上配電設備。
2.根據權利要求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)為中空結構。
3.根據權利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓載艙設有通過進氣排水或進水排氣實現浮式基礎(3)的上升或下潛的進排水管和進排氣管，進排水功能的實現采用水泵和/或壓縮空氣。
4.根據權利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述壓載艙內還設有實時反饋艙內水深數據的液位傳感器。
5.根據權利要求1所述的漂浮陣列擺式波浪能發(fā)電裝置，其特征在于:所述機艙內還裝有視頻監(jiān)控器。
6.根據權利要求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出作業(yè)的人孔，所述人孔上設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)先權日:2014年5月20日
【發(fā)明者】邱守強, 葉家瑋, 王冬姣, 梁富琳 申請人:華南理工大學