[实用新型]波浪与潮汐能储能系统和发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种同时利用波浪与潮汐能的方法和系统。

背景技术

波浪和潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。波浪起伏，分分秒秒永不平静，潮水每日涨落，周而复始，无穷无尽，所产生的能量取之不尽，用之不竭。波浪能是海洋能源中最丰富、最普遍、较难利用的资源之一，也是最清洁的可再生资源。据估算，世界海洋中的波浪能达700亿千瓦，占全部海洋能量的94％，是各种海洋能中的“首户”。椐有关资料估算。全世界沿海岸线可利用的波浪能潜力为10⁶MW。我国陆地海岸线长达一万八千多公里、大小岛屿6960多个。根据海洋观测资料统计，沿海海域年平均波高在2.0M左右，波浪周期平均6s左右，波浪能的密度可达5～8kW/m。波浪能资源十分丰富，总量约有5亿千瓦，可开发利用的约1亿千瓦，具有广阔的开发利用前景。

波浪能是指海水起伏形成的水的动能，潮汐能是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。它们是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响，全年总发电量稳定，不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响，不需淹没大量农田构成水库，不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。

目前已经研究开发比较成熟的波浪发电装置基本上有三种类形：

(1)振荡水拄型：

用一个容积固定的、与海水相通的容器装置，通过波浪产生的水面位置变化引起容器内的空气容积发生变化，压缩容器内的空气(中间介质)，用压缩空气驱动叶轮，带动发电装置发电；

(2)机械型：

利用波浪的运动推动装置的活动部分——鸭体、筏体、浮子等，活动 部分压缩(驱动)油、水等中间介质，通过中间介质推动转换发电装置发电。

(3)水流型：

利用收缩水道将波浪引入高位水库形成水位差(水头)，利用水头直接驱动水轮发电机组发电。

这三种类型各有优缺点，但有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节多，效率低，电力输出波动性大，这也是影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，装置及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是当今波浪能开发的难题和方向。

潮汐发电是利用海水涨潮的势能和动能，通过水轮发电机转化为电能。目前，最常见的、已有成功应用的是在海湾筑坝蓄水发电，但由于潮汐电站通常需建在港湾海口，水深坝长，施工、地基处理及防淤等问题较困难。土建和机电投资大，造价较高。同时，为实现全日连续发电，必须采用双水库的潮汐电站，造成工程量和投资的成倍增长，影响了潮汐发电站的发展，影响了潮汐能的利用。同时，并非所有的海面均适合筑坝围海发电，因此，潮汐资源的利用受到很大的限制。

潮汐能量利用的另一种方式是：利用“密闭空浮体”的浮力和“充水浮体”的重力，在涨潮和退潮过程中，浮体产生相当于潮差高度的垂直运动，将浮体的垂直运动传递出来发电，实现潮汐浮力发电。

综观采用该原理的各种实用新型和设计，基本有三种方式：

(1)浮体直接驱动气缸活塞把空气压入压力罐，从而将潮汐能量转变为压缩空气储存起来发电。由于大行程、大直径气缸受现有制造技术和制造成本的限制，该设计尚未见产业化应用(潮汐差为2～15米不等，通常为4～5米，而气缸行程大于2米、缸径大于0.4米的制造就非常困难，且价格高昂，不能适应产业化应用)；

(2)浮体直接驱动液压缸活塞把海水压至高位水库，从而将潮汐能量转变为高位水的势能储存起来发电。由于大行程、大直径液压缸受现有制造技术和制造成本的限制，且须进行高位水库施工，该设计也未见产业化应用。

(3)浮体驱动齿条、齿轮等机械机构运动，将潮汐能量实时转变为传动主轴的扭力，驱动增速箱发电。由于大行程齿轮齿条机械结构受现有制造技术和制造成 本的限制，且该方案未设计能量储存机制，故该设计也未见产业化应用。

在海洋中，潮汐与波浪是同时存在的，同样蕴藏了大量的能量，但由于潮汐能量和波浪能量的产生机制不相同，故潮汐能量采集与波浪能量采集的方法和装置往往各不相同，迄今为止，尚未发现能够同时采集潮汐能量和波浪能量的方法与装置的报道。造成了海洋能源利用投资大、经济效益差、投资回收期长，束缚了海洋能的大规模商业化开发利用和发展。

实用新型内容

本实用新型的目的在于：提出一种新的、能够同时完成波浪能和潮汐能的采集、发电的方法和装置，使波浪能和潮汐能的规模化产业化利用成为可能。