[发明专利]波能转换/转换器

说明书

波能转换器(WEC)100及相关控制方法。WEC具有可变体积的至少一个单元102，其包含能量传递流体并且至少部分地由可移动的柔性膜106界定，并且至少一个单元在相应的单元体积收缩和膨胀冲程的至少一部分期间具有基本恒定的膜压差。对于在膜/单元的收缩和膨胀期间的体积变化的大部分，相应单元的膜的外表面和内表面之间的压差可以保持尽可能稳定和恒定。膜和/或单元倾斜角度可以在35°和50°之间。在操作期间，至少一个单元的柔性膜的弦比可以在1.01和1.3之间。控制表面108可以改变膜的可用膜表面或操作极限，以便操作和/或改变单元的内壁或表面。

技术领域

本发明涉及利用波能传递流体的波能转换器和/或波能转换。

本发明的一个或多个特定应用涉及柔性膜型波能转换器/转换。

背景技术

通过海面的风产生波浪。表面波浪是由吹在海洋表面的风引起的，迫使水以轨道方式运动。

波浪高度取决于风速、风吹的持续时间、水区(风激发波浪的距离)以及深度和水深(可以聚焦或分散波浪的能量)。

通常，较大的波浪比较小的波浪更强大，但波功率也取决于波浪速度、波长和水密度。

波浪中水粒子的振荡运动在表面处最高，并随着深度而减小。然而，对于反射海岸附近的驻波(驻碎波)，波能也作为高深度的压力振荡而存在，产生微震。从波功率的角度来看，这些较大深度的压力波动被认为太小而不是重要的贡献者。

波浪在海面上传播，波能以群速度水平传输。通过与波峰平行的单位宽度的垂直平面的波能的平均传输速率被称为波能通量(或波功率)。这不应与WEC(有时称为波浪发电设备(WPD))产生的实际功率相混淆。

波能转换器(WEC)通常通过用于捕获波的能量的方法、通过位置和通过动力输出系统来分类。

位置通常是海岸线、近岸(相对浅水)和近海(相对较深的水)。

已知类型的WEC包括点吸收器浮标、表面衰减器、振荡水柱、浸没式压差装置和溢流装置。

大部分深水波能量通常包含在达深度为波浪的波长的1/2的水柱中。当波浪传到近岸时，能量集中在较短的水柱中。

在相对较浅的水深处，位于近岸海床上或从近岸海床上升起的水下WEC获取并捕获的水柱中每单位能量多于位于深水中的水下WEC。

许多WEC使用一些中间装置从波浪捕获能量并将其传递到第二流体以驱动涡轮机和发电机。波能本身非常复杂，中间机构的主要目的是响应波浪并有效地捕获能量并将能量传递给中间流体。已经认识到，有必要使WEC表现出比目前在一个或多个现有技术WEC系统/装置中所实现的将波能更有效地传递到WEC内的工作流体。提高波浪能量捕获的有效性有助于降低能源生产成本。

发明内容

根据本发明的一种或多种形式的WEC通过以下方式有效地捕获波能量：

·膜上的压力关系/耦合，以提高从波浪到单元中的能量传递流体的压力传递效率；和/或

·通过WEC在能量传递流体的相应体积变化期间，WEC内的能量传递流体的压力响应/控制。

当波经过本发明的WEC装置或系统的实施例时，至少一个膜使泵送空气偏转通过涡轮机以发电。该装置/系统同时解决能量成本和生存性挑战。

本发明的一方面提供了一种波能转换器(WEC)，具有至少一个单元，其具有的可变体积包含能量传递流体，其中可变体积至少部分地由可移动的柔性膜界定，并且其中柔性膜的弦比使用时在1.01和1.3之间，弦比是柔性膜的长度相对于柔性膜的相对点之间的直线距离的比率，柔性膜的有效长度大于相对点之间的直线距离，所述相对点位于共用的垂直平面上。

优选地，垂直平面与单元体积的最长轴线正交。