[发明专利]一种基于水锤泵的近岸波浪能发电系统和方法

说明书

本发明涉及一种基于水锤泵的近岸波浪能发电系统和方法，包括：收集波浪能的聚能水库，所述的聚能水库中设有多个水位差水控装置，所述的水位差水控装置与各自的水锤泵的动力水管连接，所述的水锤泵的扬水管与高位水池连接，所述的高位水池输出管与水轮机连接，所述的水轮机通过连接轴与发电机连接，所述的水锤泵的泄水阀低于低潮水位的高度。本发明采用聚能水库和水锤泵结合的方式，产生稳定的高位水能实现稳定的发电，解决了现有的波浪能发电技术涉及的不稳定能流直接开发利用的设备技术要求高和效率低的问题。由于水锤泵能量转换效率高，提高了整个波能发电系统的能量转换效率。本发明结构简单、运动部件很少，安全可靠、故障率很低，由于结构简单，建造和使用成本较低。

技术领域

本发明涉及一种基于水锤泵的近岸波浪能发电系统和方法，是一种能量转换系统和方法，是一种利用波浪能发电的系统和方法，是一种清洁环保的新能源系统和方法。

背景技术

目前，近岸波浪能发电方法和技术主要有振荡浮子式、振荡水柱式以及越浪式等手段。它们的共同点是，直接利用波浪能所蕴藏的低水头位能资源，驱动透平机械旋转，带动电机进行发电。相关研究也就集中在低水头海洋波浪能的收集、高效透平机械的开发以及不稳定能流下的电机研制。实际上，低水头海洋波浪能的能流随波浪的波高、频率等因素变化，与日照、温度、风向、风级、季节等多因素有关，因此，波浪能的能流是极不稳定。在现阶段技术水平条件下，不稳定能流的捕捉、收集和转换的效率很低，也就致使目前近岸波浪能的利用效率较低。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出了一种基于水锤泵的近岸波浪能发电系统和方法。所述的系统和方法结合聚能水库和水锤泵的优点，产生稳定的发电水头，克服了波浪能发电的不稳定难题，提高了波浪能发电效率。

本发明的目的是这样实现的：一种基于水锤泵的近岸波浪能发电系统，包括：收集波浪能的聚能水库，所述的聚能水库中设有多个水位差水控装置，所述的水位差水控装置与各自的水锤泵的动力水管连接，所述的水锤泵的扬水管与高位水池连接，所述的高位水池输出管与水轮机连接，所述的水轮机通过连接轴与发电机连接，所述的水锤泵的泄水阀的水平高度低于低潮水位的高度。

进一步的，所述的聚能水库包括：倾斜的迎浪面，所述的迎浪面后方为多层水库，各层水库的迎浪面上设有进浪口。

进一步的，所述的水位差水控装置包括一根穿过多层水库的立管，所述立管顶端与最上层水库连接，其余每层水库与立管设置对应的止回阀，所述的止回阀向立管内单向开启。

进一步的，所述的止回阀是旋启式止回阀。

进一步的，所述的立管的截面形状为圆形、正方形、矩形、正多边形中的一种。

进一步的，所述的水锤泵的个数N按如下公式计算：

,

式中：P为发电功率，η₁为发电机的功率，η₂为水轮机的功率，H为高位水池与水轮机出水口的水位差，q为每台水锤泵的泵水量，g为重力加速度。

进一步的，所述的水锤泵的泄水阀低于最低潮位。

进一步的，所述的水锤泵周围设置隔墙。

一种使用上述系统的近岸波浪能发电方法，所述的方法步骤如下：

用分层水库收集不同高度的波浪，形成几个梯次水位的水体势能；

用水位差水控装置将不同层水库中的水体引入到低于最低潮位的水锤泵中；

利用水锤泵将水体泵至高位水池中，产生冲击水轮机的势能；