具有灾难应对功能的波浪能发电系统的制作方法
专利名称：具有灾难应对功能的波浪能发电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及新能源利用技术，尤其涉及具有灾难应对功能的波浪能发电系统。
背景技术：
当前全球能源危机逐年加重，海洋可再生能源的开发受到越来越多的关注。波浪 能是海洋可再生能源的重要组成部分，是一种清洁的可再生能源。占地球表面积71%的海 洋蕴藏着巨大的波浪能，目前，人们已开发出数以千计的型式各异的波浪能发电装置。有一种底铰摇板式波浪能发电系统在英国处于实海况试验阶段，该装置将密度小 于海水的摇板铰接于海底的基础上，摇板在波浪作用下前后摆动带动活塞泵压缩海水，在 岸上形成高压水流，推动佩尔顿水轮机发电。该装置具有可靠性好、能量转换效率高、受地 形影响小、造价较低、易于安装维护等优点。但是，我国海况与英国海况相差很大，波浪以风浪为主，总体波能密度约为英国的 1/4，波周期约为英国的1/3，近岸海域一般海水含沙量较高，很多海域受台风影响显著，使 得上述底铰式波浪能发电装置无法直接引入我国。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种适合我国海况的具有灾难应对功能的 波浪能发电系统。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决
具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置和发电设备，发电设备为 磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵、导流管和发电机，流体泵的输入端与波浪能俘获 装置相连，流体泵的输出端通过导流管与发电机相连。采用小型高效的新型磁流体发电机 代替水轮机。因为我国沿海日常平均波能密度较小，波浪能俘获装置无法俘获足够的能量， 将大量的高压水流压缩到岸上驱动水轮机发电。与传统转动发电机不同，磁流体发电机利 用导电流体在磁场中切割磁力线来发电，转换效率高，结构紧凑，可靠性好，特别适合我国 波浪能密度小的实际情况。作为优选，波浪能俘获装置包括撑臂和浮筒，撑臂下端铰接于海底，撑臂上端连接 有浮筒，浮筒上端露出海平面。一般浮筒上端1/5至1/3部分露出海平面。即将原有波浪 能俘获装置由板式结构改为透空结构。这一改变适应短周期波浪作用力集中于在水表面的 特性，减小波浪能俘获装置运动过程中的附加质量，同时避免传统技术波浪能俘获装置底 部的泥沙冲淤，并节约建造材料。作为优选，波浪能俘获装置的宽度为3-10米，高度为3-10米。通过合理的设计，使 装置的固有周期接近日常海况的波浪周期，装置在日常工况下接近共振运行，装置振幅大， 转换效率高。当波浪周期为2-3秒时，装置的宽度可为5米左右，高度可为5米左右；当波 浪周期为4-5秒时，装置的宽度可为8米左右，高度可为8米左右。作为优选，浮筒与撑臂通过螺杆连接，实现灾害应对方案。螺杆连接强度根据日常工况设计，螺杆在极端工况下超载破坏。我国南部沿海经常受到台风侵袭，台风会掀起巨 浪，是造成波浪能俘获装置毁坏的主要原因。装置运行过程中，浮筒受到的波浪力最大，由 于浮筒与撑臂的螺杆连接会在巨浪中破坏，使浮筒与系统分离，从而避免液压缸和基础的 破坏，将发电系统的灾害损失降低至仅有螺杆连接的破坏，解决了波浪能俘获装置必然面 对的灾害应对问题。作为优选，浮筒上设有充水孔，充水孔上设有塞子，塞子通过锁链与撑臂相连。与 撑臂分离后，浮筒自动充水。浮筒预留充水孔，正常工作时，冲水孔被橡胶塞塞住，橡胶塞通 过锁链与撑臂连接，低强度连接破坏后，塞在充水孔中的橡胶塞被锁链拉出，浮筒自动充水 并沉没，不会在台风中漂离很远。台风后可打捞浮筒，并重新安装。作为优选，浮筒上设有定位装置。通过定位装置更利于浮筒的打捞。作为优选，磁流体发电机与波浪能俘获装置的距离为0. 5-5米。作为优选，浮筒上端的1/5至1/3露出海平面。此高度，波浪能俘获效果更好。作为优选，波浪能俘获装置包括两个撑臂，两个撑臂与浮筒之间形成空腔。将原有 波浪能俘获装置由板式结构改为透空结构。这一改变适应短周期波浪作用力集中于在水表 面的特性，减小波浪能俘获装置运动过程中的附加质量，同时避免传统技术波浪能俘获装 置底部的泥沙冲淤，并节约建造材料。按照本发明的技术方案，磁流体发电机利用导电流体在磁场中切割磁力线来发 电，转换效率高，结构紧凑，可靠性好，特别适合我国波浪能密度小的实际情况。撑臂和浮筒 的设计，适应短周期波浪作用力集中于在水表面的特性，减小波浪能俘获装置运动过程中 的附加质量，同时避免传统装置波浪能俘获装置底部的泥沙冲淤，并节约建造材料。撑臂和 浮筒的连接及充水孔和橡胶塞的设计，解决了波浪能俘获装置必然面对的灾害应对问题。
图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为波浪能俘获装置的结构示意图。图3为图2中I部的放大示意图。图4为浮筒与撑臂的连接被灾难破环后的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 实施例1
具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置4和发电设备，发电设备 为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵1、导流管2和发电机3，流体泵1的输入端与波 浪能俘获装置4相连，流体泵1的输出端通过导流管2与发电机3相连。波浪能俘获装置4 包括撑臂41和浮筒42，撑臂41下端铰接于海底5，撑臂41上端连接有浮筒42，浮筒42上 端露出海平面6。波浪能俘获装置4包括两个撑臂41，两个撑臂41与浮筒42之间形成空 腔46。波浪能俘获装置4的宽度为5米，高度为5米。撑臂41与浮筒42通过螺杆连接，并 且为低强度连接。浮筒42上设有充水孔43，充水孔43上设有塞子44，塞子44为橡胶塞，塞子44通过锁链45与撑臂41相连。浮筒42上设有定位装置。磁流体发电机与波浪能俘 获装置4的距离为1. 5米。发电机3通过电缆7与海岸8上的用电设备9相连。上述装置适宜波浪周期为2-3秒的海况。实施例2
具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置4和发电设备，发电设备 为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵1、导流管2和发电机3，流体泵1的输入端与波 浪能俘获装置4相连，流体泵1的输出端通过导流管2与发电机3相连。波浪能俘获装置4 包括撑臂41和浮筒42，撑臂41下端铰接于海底5，撑臂41上端连接有浮筒42，浮筒42上 端露出海平面6。波浪能俘获装置4包括两个撑臂41，两个撑臂41与浮筒42之间形成空 腔46。波浪能俘获装置4的宽度为8米，高度为8米。撑臂41与浮筒42通过螺杆连接，并 且为低强度连接。浮筒42上设有充水孔43，充水孔43上设有塞子44，塞子44为橡胶塞， 塞子44通过锁链45与撑臂41相连。浮筒42上设有定位装置。磁流体发电机与波浪能俘 获装置4的距离为1米。发电机3通过电缆7与海岸8上的用电设备9相连。上述装置适宜波浪周期为4-5秒的海况。总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等 变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置(4)和发电设备，其 特征在于发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵(1)、导流管(2)和发电机 (3)，流体泵(1)的输入端与波浪能俘获装置(4)相连，流体泵(1)的输出端通过导流管(2) 与发电机(3)相连。
2.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于波浪能俘 获装置(4 )包括撑臂(41)和浮筒(42 )，撑臂(41)下端铰接于海底(5 )，撑臂(41)上端连接 有浮筒(42)，浮筒(42)上端露出海平面(6)。
3.根据权利要求2所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于波浪能俘 获装置(4)的宽度为3-10米，高度为3-10米。
4.根据权利要求3所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于撑臂(41) 与浮筒(42)通过螺杆连接。
5.根据权利要求4所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于浮筒(42) 上设有充水孔(43 )，充水孔(43 )上设有塞子(44 )，塞子(44 )通过锁链(45 )与撑臂(41)相 连。
6.根据权利要求5所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于浮筒(42) 上设有定位装置。
7.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于磁流体发 电机与波浪能俘获装置(4)的距离为0. 5-5米。
8.根据权利要求2所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于浮筒(42) 上端的1/5至1/3露出海平面(6)。
9.根据权利要求2所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于波浪能俘 获装置(4 )包括两个撑臂(41)，两个撑臂(41)与浮筒(42 )之间形成空腔(46 )。
全文摘要
本发明涉及新能源利用技术，公开了具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其包括波浪能俘获装置和发电设备，发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵(1)、导流管(2)和发电机(3)，流体泵(1)的输入端与波浪能俘获装置相连，流体泵(1)的输出端通过导流管(2)与发电机(3)相连。波浪能俘获装置(4)包括撑臂(41)和浮筒(42)，撑臂(41)下端铰接于海底(5)，撑臂(41)上端连接有浮筒(42)，浮筒(42)上端露出海平面(6)。本发明转换效率高，结构紧凑，可靠性好，解决了波浪能俘获装置灾害应对问题，适合于我国波浪能密度小、海水含沙量高、经常受到台风影响的海况条件。
文档编号H02K44/08GK102062040SQ20101059526
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者勾莹, 宁德志, 张亦飞, 沈家法, 赵海涛, 郝春玲 申请人:国家海洋局杭州海洋工程勘测设计研究中心
技术领域：
本发明涉及新能源利用技术，尤其涉及具有灾难应对功能的波浪能发电系统。
背景技术：
当前全球能源危机逐年加重，海洋可再生能源的开发受到越来越多的关注。波浪 能是海洋可再生能源的重要组成部分，是一种清洁的可再生能源。占地球表面积71%的海 洋蕴藏着巨大的波浪能，目前，人们已开发出数以千计的型式各异的波浪能发电装置。有一种底铰摇板式波浪能发电系统在英国处于实海况试验阶段，该装置将密度小 于海水的摇板铰接于海底的基础上，摇板在波浪作用下前后摆动带动活塞泵压缩海水，在 岸上形成高压水流，推动佩尔顿水轮机发电。该装置具有可靠性好、能量转换效率高、受地 形影响小、造价较低、易于安装维护等优点。但是，我国海况与英国海况相差很大，波浪以风浪为主，总体波能密度约为英国的 1/4，波周期约为英国的1/3，近岸海域一般海水含沙量较高，很多海域受台风影响显著，使 得上述底铰式波浪能发电装置无法直接引入我国。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供了一种适合我国海况的具有灾难应对功能的 波浪能发电系统。为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决
具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置和发电设备，发电设备为 磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵、导流管和发电机，流体泵的输入端与波浪能俘获 装置相连，流体泵的输出端通过导流管与发电机相连。采用小型高效的新型磁流体发电机 代替水轮机。因为我国沿海日常平均波能密度较小，波浪能俘获装置无法俘获足够的能量， 将大量的高压水流压缩到岸上驱动水轮机发电。与传统转动发电机不同，磁流体发电机利 用导电流体在磁场中切割磁力线来发电，转换效率高，结构紧凑，可靠性好，特别适合我国 波浪能密度小的实际情况。作为优选，波浪能俘获装置包括撑臂和浮筒，撑臂下端铰接于海底，撑臂上端连接 有浮筒，浮筒上端露出海平面。一般浮筒上端1/5至1/3部分露出海平面。即将原有波浪 能俘获装置由板式结构改为透空结构。这一改变适应短周期波浪作用力集中于在水表面的 特性，减小波浪能俘获装置运动过程中的附加质量，同时避免传统技术波浪能俘获装置底 部的泥沙冲淤，并节约建造材料。作为优选，波浪能俘获装置的宽度为3-10米，高度为3-10米。通过合理的设计，使 装置的固有周期接近日常海况的波浪周期，装置在日常工况下接近共振运行，装置振幅大， 转换效率高。当波浪周期为2-3秒时，装置的宽度可为5米左右，高度可为5米左右；当波 浪周期为4-5秒时，装置的宽度可为8米左右，高度可为8米左右。作为优选，浮筒与撑臂通过螺杆连接，实现灾害应对方案。螺杆连接强度根据日常工况设计，螺杆在极端工况下超载破坏。我国南部沿海经常受到台风侵袭，台风会掀起巨 浪，是造成波浪能俘获装置毁坏的主要原因。装置运行过程中，浮筒受到的波浪力最大，由 于浮筒与撑臂的螺杆连接会在巨浪中破坏，使浮筒与系统分离，从而避免液压缸和基础的 破坏，将发电系统的灾害损失降低至仅有螺杆连接的破坏，解决了波浪能俘获装置必然面 对的灾害应对问题。作为优选，浮筒上设有充水孔，充水孔上设有塞子，塞子通过锁链与撑臂相连。与 撑臂分离后，浮筒自动充水。浮筒预留充水孔，正常工作时，冲水孔被橡胶塞塞住，橡胶塞通 过锁链与撑臂连接，低强度连接破坏后，塞在充水孔中的橡胶塞被锁链拉出，浮筒自动充水 并沉没，不会在台风中漂离很远。台风后可打捞浮筒，并重新安装。作为优选，浮筒上设有定位装置。通过定位装置更利于浮筒的打捞。作为优选，磁流体发电机与波浪能俘获装置的距离为0. 5-5米。作为优选，浮筒上端的1/5至1/3露出海平面。此高度，波浪能俘获效果更好。作为优选，波浪能俘获装置包括两个撑臂，两个撑臂与浮筒之间形成空腔。将原有 波浪能俘获装置由板式结构改为透空结构。这一改变适应短周期波浪作用力集中于在水表 面的特性，减小波浪能俘获装置运动过程中的附加质量，同时避免传统技术波浪能俘获装 置底部的泥沙冲淤，并节约建造材料。按照本发明的技术方案，磁流体发电机利用导电流体在磁场中切割磁力线来发 电，转换效率高，结构紧凑，可靠性好，特别适合我国波浪能密度小的实际情况。撑臂和浮筒 的设计，适应短周期波浪作用力集中于在水表面的特性，减小波浪能俘获装置运动过程中 的附加质量，同时避免传统装置波浪能俘获装置底部的泥沙冲淤，并节约建造材料。撑臂和 浮筒的连接及充水孔和橡胶塞的设计，解决了波浪能俘获装置必然面对的灾害应对问题。
图1为本发明实施例1的结构示意图。图2为波浪能俘获装置的结构示意图。图3为图2中I部的放大示意图。图4为浮筒与撑臂的连接被灾难破环后的结构示意图。
具体实施例方式
下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述 实施例1
具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置4和发电设备，发电设备 为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵1、导流管2和发电机3，流体泵1的输入端与波 浪能俘获装置4相连，流体泵1的输出端通过导流管2与发电机3相连。波浪能俘获装置4 包括撑臂41和浮筒42，撑臂41下端铰接于海底5，撑臂41上端连接有浮筒42，浮筒42上 端露出海平面6。波浪能俘获装置4包括两个撑臂41，两个撑臂41与浮筒42之间形成空 腔46。波浪能俘获装置4的宽度为5米，高度为5米。撑臂41与浮筒42通过螺杆连接，并 且为低强度连接。浮筒42上设有充水孔43，充水孔43上设有塞子44，塞子44为橡胶塞，塞子44通过锁链45与撑臂41相连。浮筒42上设有定位装置。磁流体发电机与波浪能俘 获装置4的距离为1. 5米。发电机3通过电缆7与海岸8上的用电设备9相连。上述装置适宜波浪周期为2-3秒的海况。实施例2
具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置4和发电设备，发电设备 为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵1、导流管2和发电机3，流体泵1的输入端与波 浪能俘获装置4相连，流体泵1的输出端通过导流管2与发电机3相连。波浪能俘获装置4 包括撑臂41和浮筒42，撑臂41下端铰接于海底5，撑臂41上端连接有浮筒42，浮筒42上 端露出海平面6。波浪能俘获装置4包括两个撑臂41，两个撑臂41与浮筒42之间形成空 腔46。波浪能俘获装置4的宽度为8米，高度为8米。撑臂41与浮筒42通过螺杆连接，并 且为低强度连接。浮筒42上设有充水孔43，充水孔43上设有塞子44，塞子44为橡胶塞， 塞子44通过锁链45与撑臂41相连。浮筒42上设有定位装置。磁流体发电机与波浪能俘 获装置4的距离为1米。发电机3通过电缆7与海岸8上的用电设备9相连。上述装置适宜波浪周期为4-5秒的海况。总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等 变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。
权利要求
1.具有灾难应对功能的波浪能发电系统，包括波浪能俘获装置(4)和发电设备，其 特征在于发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵(1)、导流管(2)和发电机 (3)，流体泵(1)的输入端与波浪能俘获装置(4)相连，流体泵(1)的输出端通过导流管(2) 与发电机(3)相连。
2.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于波浪能俘 获装置(4 )包括撑臂(41)和浮筒(42 )，撑臂(41)下端铰接于海底(5 )，撑臂(41)上端连接 有浮筒(42)，浮筒(42)上端露出海平面(6)。
3.根据权利要求2所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于波浪能俘 获装置(4)的宽度为3-10米，高度为3-10米。
4.根据权利要求3所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于撑臂(41) 与浮筒(42)通过螺杆连接。
5.根据权利要求4所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于浮筒(42) 上设有充水孔(43 )，充水孔(43 )上设有塞子(44 )，塞子(44 )通过锁链(45 )与撑臂(41)相 连。
6.根据权利要求5所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于浮筒(42) 上设有定位装置。
7.根据权利要求1所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于磁流体发 电机与波浪能俘获装置(4)的距离为0. 5-5米。
8.根据权利要求2所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于浮筒(42) 上端的1/5至1/3露出海平面(6)。
9.根据权利要求2所述具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其特征在于波浪能俘 获装置(4 )包括两个撑臂(41)，两个撑臂(41)与浮筒(42 )之间形成空腔(46 )。
全文摘要
本发明涉及新能源利用技术，公开了具有灾难应对功能的波浪能发电系统，其包括波浪能俘获装置和发电设备，发电设备为磁流体发电机，磁流体发电机包括流体泵(1)、导流管(2)和发电机(3)，流体泵(1)的输入端与波浪能俘获装置相连，流体泵(1)的输出端通过导流管(2)与发电机(3)相连。波浪能俘获装置(4)包括撑臂(41)和浮筒(42)，撑臂(41)下端铰接于海底(5)，撑臂(41)上端连接有浮筒(42)，浮筒(42)上端露出海平面(6)。本发明转换效率高，结构紧凑，可靠性好，解决了波浪能俘获装置灾害应对问题，适合于我国波浪能密度小、海水含沙量高、经常受到台风影响的海况条件。
文档编号H02K44/08GK102062040SQ20101059526
公开日2011年5月18日 申请日期2010年12月20日 优先权日2010年12月20日
发明者勾莹, 宁德志, 张亦飞, 沈家法, 赵海涛, 郝春玲 申请人:国家海洋局杭州海洋工程勘测设计研究中心
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