[发明专利]大型活塞增压式波浪能发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及波浪能发电装置，具体是一种结构简单、制造成本和维护成本低、提高波浪能利用率和长期运行可靠性的大型活塞增压式波浪能发电装置。

背景技术

国家经济每年都在不断增速发展，与之相应，这种经济的增速发展必然导致对能量需求的增速，对电力需求的增加尤其明显。

现有的发电方式主要包括火力发电、水电、核电等等，由于水电和核电的开发会受到许多客观条件的限制，在整个社会的发电量中的比例还比较小，火力发电在中国占有了80%以上的份额。由于火力发电需要消耗大量的化石燃料，同时排放大量的二氧化碳，导致环境污染严重。

地球上化石燃料在不远的将来就会枯竭，人们必须尽快发展新的、清洁的、可再生的替代能源，以维持人类社会可持续发展及环保要求的需要。在这种背景之下，人们将注意力转向了风能和海洋能。海洋能蕴含在海洋的洋流和波浪之中，其中将波浪能转化为电能是一种非常有利用价值的清洁能源。因为波浪本身无处不在，而且蕴含丰富的能量，是一种取之不尽，用之不竭的能量来源。

目前，波浪能发电装置通常采用的方式有以下几种：

1、将波浪能转化为液压能，推动与发电机相连接的涡轮机转动，进而使发电机转动发电。例如苏格兰Pelamis波浪能公司的水蛇波浪能发电设备和美国海洋能技术（OPT）公司的OPT波浪能发电装置。但是采用该结构的波浪能发电装置设计相对比较复杂、造价高和维护成本较高，与目前占统治地位的火力发电和水力发电相比还是没有成本优势。

2、将波浪能转化为流动的压缩空气，推动汽轮机转动，进而使发电机转动发电，即所谓振荡水柱式发电。这种发电设施主要以岸式为主，其结构简单，性能可靠，维护成本低。但其能量转化的效率比较低，建造受地理位置的限制大，不利于推广等。海上漂浮式振荡水柱发电设备以日本已经实际运用的巨鲸最为典型，它避免了岸式设施的地理限制，但是其造价相对较高，与火电、水电相比仍然没有成本优势。

3、将波浪能转化为机械能，直接推动发电机转动发电。这种方式从理论上讲因其没有能量传输形式上的多次转化，避免了转化过程中的能量损失，其能量转化率也高于前面两种形式的波浪能发电装置。但是由于波浪运动的复杂性以及极端天气造成的巨浪等对装置的冲击，大大降低了这种系统的可靠性，使得这种波浪能发电装置难以应付极端的海洋状况，所以至今还没有完整成熟的设备应用。

直接利用海水冲击水轮机发电是一个理论上比较理想的方式，可以减少能量吸收及传输的中间环节，提高波浪能的利用率。通常的方式有利用波浪推动液压泵或者活塞将海水注入岸边的蓄水池中，利用形成的落差，利用水轮机发电。或者利用收缩水道的方式将波浪引入较高的地方，同样形成落差，利用水轮机发电。前面这两种方式的缺点是波浪能的收集在离岸很近的地方，受地理位置的影响比较大。

还有一种海上漂浮式发电装置，例如瑞典的WaveEL波浪能发电装置，采用一个与浮体连接的大约20米长的管状体，垂直伸入海里，这样就使得管状体内部的海水高度不受管外波浪的影响而保持相对稳定高度，水轮机与管状体相连接，跟浮体一起随波浪上下运动，水轮机的叶片就在管状体内部的海水中上下运动而发生转动，带动发电机发电。这种装置其结构简单，可靠性强，装置处于全密封状态，大部分结构在水下，所以抗风浪、抗腐蚀能力强，但是它仅仅利用内部海水的惯性做工，与水轮机叶片大小相关，所以该装置对波浪能的利用率偏低。

制约波浪能发电技术的应用的因素是多方面的，包括装置本身的能量吸收效率，能量传输效率和能量转化效率，还有装置长期运转的可靠性，装置抗风浪的能力以及抗海水腐蚀能力等等。

综上所述，现有技术的波浪能发电装置结构复杂、制造成本和维护成本偏高、波浪能利用率低和长期运行的可靠性低。

上述几种波浪能发电装置各有优缺点，都存在提高可靠性，提高波浪能的利用率，抗极端海况能力，以及发电效率的需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、制造成本和维护成本低、提高波浪能利用率和长期运行可靠性的大型活塞增压式波浪能发电装置。

为实现本发明上述目的而采用的技术方案是：一种大型活塞增压式波浪能发电装置，包括安装在水轮机输出轴上的发电机，以及浮体；其中：

所述水轮机和发电机位于浮体内；在浮体上设置有进水孔，进水孔处于海平面以下，经弧形导流管连接水轮机，水轮机下方连接有导流管，导流管固定在浮体底部，浮体下面固定有活塞套筒，导流管伸入活塞套筒内腔；