[发明专利]一种同时利用波浪能和潮流能的漂浮式海洋能发电装置

说明书

技术领域

本发明属于海洋能发电技术领域，具体来说是一种同时利用波浪能和潮流能的漂浮式海洋能发电装置。

背景技术

随着石油、煤炭等资源的日益枯竭以及环境污染的逐步加重，寻找清洁、可再生能源越来越被人们所重视。国家“一带一路”战略的实施，对海洋开发利用的重视程度已经上升到国家战略层面，海洋中蕴藏着丰富的能量，波浪能和潮流能在大海里储量巨大，并且它取之不尽用之不竭、对环境无污染。因此，如何高效开发利用波浪能和潮流能是当今各国争相研究的重要课题。

在此之前，作者设计了一种海洋能收集测试船，达到了很好的海洋能采集和测试效果；但是经过实海况实验测试，发现仍旧可以对其作进一步的改进，以达到更好的效果。例如：由于先前设计的漂浮式波浪能发电平台的浮子臂是等长的，这样不同位置的采能浮子之间会产生“遮蔽效应”，位于前方的浮筒会阻碍后方浮筒对波浪能的吸收，导致装置对波浪能吸收效率降低的问题。另外，阵列式振荡浮子波浪能采集机构主要依靠振荡浮子在波浪中的上下运动来收集波浪能，即采集上下运动的质点的能量，而对处于相对较深处质点的水平运动能量（潮流能）则未能给予采集利用。

研究表明，对于浮子采能机构如果能够根据海浪的情况采用不同质量的浮子，所采集到的能量是不同的：对于较大的海浪，采用质量较大的浮子可以采集到更多的能量；对于较小的海浪，则希望浮子质量较轻，这样才能实现在小波浪的作用下驱动浮子上下运动，采集波浪能量。但海洋中的海浪情况时刻都在发生这变化，若能够设计一种根据海浪状况而自动调节浮子质量的波浪能采集机构（浮子），则将会大大提高波浪能的采集效率。还有，大自然的进化理论已经显示，如能利用仿生学原理设计浮子采能机构，则波能采集系统将会有更高的能量采集效率和更长的使用寿命。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种可方便地对任何海域进行海洋能收集测试的同时利用波浪能和潮流能的漂浮式海洋能发电装置。

本发明通过下列技术方案来实现上述目标：

一种同时利用波浪能和潮流能的漂浮式海洋能发电装置，包含有：楔形漂浮平台、波浪能采集机构、潮流能采集机构、传动系统、发电机、控制系统和单点系泊装置；

波浪能采集机构设置在楔形漂浮平台的两侧，潮流能采集机构设置在楔形漂浮平台尾部的两侧，传动系统将波浪能采集机构和潮流能采集机构所产生的机械能传递给发电机，控制系统控制发电装置的工作，楔形漂浮平台单点系泊于系泊装置上。

进一步的，所述波浪能采集机构包含有浮子、浮子臂、液压缸、单向阀组、油箱、卸荷溢流阀、节流阀、蓄能器和液压马达；

浮子设置在浮子臂的一端，浮子臂的另一端与楔形漂浮平台相铰接，液压缸的活塞杆铰接在浮子臂的中段，液压缸的缸体与楔形漂浮平台相铰接，液压缸通过包含有单向阀组、油箱、卸荷溢流阀、节流阀和蓄能器的液压回路带动液压马达旋转，液压马达通过传动系统带动发电机旋转。

进一步的，该漂浮式海洋能发电装置还包括有波高仪、伺服电机和水泵等设备，波高仪实时测量波高并反馈给控制系统，控制系统控制伺服电机驱动水泵实现对浮子内部的抽水和放水，进而实现浮子的变质量控制。

进一步的，所述波浪能采集机构有多个，并列设置在楔形漂浮平台的两侧，多个并列设置的波浪能采集机构的浮子臂不等长。

进一步的，所述潮流能采集机构为水轮机。

本发明的有益效果：

1、波浪能采集机构采用仿生学设计，可以使波浪能采集效率更高更稳定，在提高总发电功率的同时也有利于平台在海浪中保持自身平稳；

2、可以根据海浪情况实时调节采能浮子重量，进而达到对海浪能的最优化采集；

3、浮子臂不等长设计可以减少采能浮子之间的相互遮蔽干扰，提高浮子的采能效率；

4、可同时采集海上波浪能和潮流能，实现波浪能和潮流能的叠加利用。

附图说明

图1是本发明俯视结构图；

图2是本发明侧视结构图；

图3是仿生学波浪能采集机构设计原理示意图；

图4是在原波浪能采集机构结构图；

图5是利用原先波浪能采集机构进行模拟仿真测试所得发电功率时间图；

图6是利用仿生学改进后波浪能采集机构进行模拟仿真测试所得发电功率时间图；

图7是水轮机立体结构图；

图8是对摆板采集机构进行模拟仿真测试所得发电功率时间图；