[发明专利]波能转换器

说明书

技术领域

本发明涉及用于从水波的移动来产生电能的波能转换器，和用于从或多或少地间断的机械能(诸如本体的或多或少的定期移动)来产生电能的方法。

背景技术

波能是来自水面与风之间的摩擦的可再生能的集中形式。开阔海面上的风产生能量，然后能量传送到较接近海岸的位置，在那里，由波能转换器提取。由于海浪的能量密度高，故与例如风相比，波功率是非常面积有效的，而且平均能含量更缓慢且可预测地改变。资源量大且可在人口密集区域附近采集。

关于采集波能的一个困难在于，即使在给定海况内，波浪的高度和频率也非常大地变化。较大的波浪包含总能量中的相当大一部分，但没有较小的波浪发生的那么频繁。大波浪的能量高峰使得高峰-平均功率比高。系统必须针对高峰来进行尺寸设置，从而导致投资成本高。为了避免这种情况，波能转换器使用功率平稳，以使得能够在不需要使功率输出和电力系统过大的情况下利用这些高的能量高峰。领先的波功率装置开发者使用多种功率平稳装置。

当选择和比较能量储存装置时，重要的是考虑储存装置的能量和功率定额，以及储存装置对功率捕获能力、系统效率、构件大小设置和系统可靠性有何影响。波功率以脉冲的方式被捕获，由此储存装置的功率定额高是非常重要的。捕获到的功率是间断的，高峰-平均功率比在任何给定海况中范围都是10。能量定额仅需要足以使几个连续的波的功率平稳，以便根据给定海况来提供平稳的输出功率。储存装置的位置及其特性会影响WEC系统捕获功率的能力。必要的是储存装置在发电机之前位于功率输出中，以使得发电机能够高效地操作，以及减小通过电力系统的构件的大小。这个位置还将使发电机与WEC系统中的能量吸收单元分开，并且因而其特性和控制应用于能量吸收单元的阻尼力的能力将影响功率捕获。

与气体或弹簧蓄能器相比，重力蓄能器具有有利特性。重力蓄能器对能量吸收单元提供的阻尼力将仅受蓄能器中的砝码的惯性的影响，但不受储存能量的水平的影响，在弹簧或气体蓄能器的情况下也是如此。因而与气体或弹簧蓄能器相比，重力蓄能器具有以更平缓的水平保持阻尼力的能力，这提供较好的功率捕获能力和对功率输出中的构件定额的利用。还用机械构件实现重力蓄能器，与在气体蓄能器的情况下使用的液压构件相比，机械构件以变化大的功率含量更高效地操作。可在功率输出中使用的第三类储存装置是飞轮，但此类蓄能器很难用于波功率，因为通往功率输出的机械输入速度的变化大。使飞轮与波运动保持同时联接是困难的，因为飞轮对发电机提供的速度可变性减小。为了实现同时联接，在能量吸收单元和飞轮之间需要具有无级齿轮范围的可变齿轮箱。但可变齿轮箱的现有解决办法在齿轮范围方面是有限的，而且效率低下，尤其是当齿轮比在大范围内不断循环时。

在国际专利公布No. WO 2009/1 0501 1中显示了使用机械功率输出的波能转换器，其具有重力蓄能器，该波能转换器提供上面描述的高性能功率平稳的所需能力。

发明内容

本发明的目标是提供一种具有重力蓄能器的、具有改善的机械功率输出的波能转换器。

根据本发明的第一方面，提供一种波能转换器，其包括：能量吸收单元，其当波能转换器布置在一池水中时吸收由水的移动生成的能量；功率平稳单元；功率生成单元，其布置成产生功率；和能量储存装置，其布置成储存机械能，其中，功率平稳单元布置成储存能量和从能量储存装置取回能量；其中，能量吸收单元、功率平稳单元、功率生成单元和能量储存装置适于协作，并且其中，功率平稳单元布置成当能量吸收单元吸收比功率生成单元生成的多的功率时，将来自能量吸收单元的能量积蓄在能量储存装置中，且当能量吸收单元吸收比功率生成单元生成的少的功率时，使能量耗散到功率生成单元，波能转换器的特征在于：第一传输装置，其适于将由能量吸收单元吸收的能量传递到功率平稳单元和/或功率生成单元；和第二传输装置，其适于将能量从功率平稳单元传递到能量储存装置。

在优选实施例中，第一传输装置包括连接到功率平稳单元和/或功率生成单元的机械整流器。

在优选实施例中，第一传输装置包括去往液压涡轮/马达系统的至少一个液压泵，其中，通过形成液压涡轮/马达的单向旋转的阀来对从至少一个液压泵产生的流进行整流。

在优选实施例中，第一传输装置包括下列中的任一个：齿条和小齿轮、链和链小齿轮、滚珠/滚柱丝杠、杠杆轴和绞盘系统。

在优选实施例中，能量吸收单元包括具有诸如水或空气的流体的管或腔，和涡轮，优选为韦尔斯涡轮(Wells turbine)。