[发明专利]一种增强浮体波浪能的方法

说明书

一种增强浮体波浪能的方法，在当波浪高度明显低于波浪能发电装浮筒的设计额定波浪高度时，提高其波浪能发电装置效率。所述波浪能增强方法包括浮力增强方法或/和重力增强方法；浮力增强方法：当浮筒到达波谷平衡位置后，通过外力将浮筒上部空桶部分全部压到水面线以下，当下次波峰到达时，整个浮筒均在波峰水面之下，浮力达到最大，然后释放浮筒，集中取力做功，浮筒浮力对外做功，直到浮筒浮升到波峰平衡位置；重力增强方法：当浮筒到达波峰平衡位置后，通过外力将浮筒下部有水部分全部提升到水面线以上，当下次波谷到达时，整个浮筒均在波谷水面之上，重力达到最大，然后释放浮筒，集中取力做功，浮筒重力对外做功，直到浮筒回到波谷平衡位置。

技术领域

本发明涉及一种可用于增强波浪发电的浮体波浪能的方法，具体涉及一种增强浮体波浪能的方法，属于波浪能发电领域。

背景技术

海洋中蕴藏着丰富的能量，海洋能包含潮汐能、潮流能、波浪能、海流能，其中波浪能占约70%。波浪能作为可再生能源，储量丰富，分布广泛，具有极好的开发前景和价值。

本人在先的一项关于波浪发电的专利：一种浮体波浪集中取力方法及其装置；中国发明专利（申请号：201710887541.4），采用集中取力方法，对波浪上升与下降双向集中取力（浮力做功与重力做功），相较于之前的波浪发电技术的能量获取效率有大幅提高。

如附图1所示，是一个针对波浪高度为H，设计的浮筒。其下半部分装有水，高度为H,上部分为空气，高度也是H。浮筒截面为S。为了描述方便，将浮筒上半部分，划分为４节，分别以１，２，３，４表示；将下半部分也分为４节，分别以－１，－２，－３，－４表示；附图１中浮筒Ｓ１１状态为浮筒处于波浪波谷平衡位置。然后将浮筒制动后，当波浪上升到波峰，如附图１中的Ｓ１２状态。此时浮筒的上半部分１，２，３，４节均处于水下，下半部分的浮力等于重力，所以合力为:ρｇＳＨ（ρ为水的密度，ｇ为重力加速度）。此时释放浮筒，浮筒开始上升，并对外做功，直到状态Ｓ１３。该阶段随着浮筒上升，受到的浮力越来越小,直到合力0，所以浮力对外做功：Ｗ_浮＝ρｇSH^２/２。浮筒到达Ｓ１３状态后，将浮筒再次制动，波浪开始下降到波谷，即状态Ｓ１４，此时浮筒装水的下半部分－１，－２，－３，－４节全部处于波谷水面之上，浮筒内水的重量为：ρｇＳＨ。此时释放浮筒，浮筒开始下降，并对外做功，直到状态Ｓ１５。该阶段随着浮筒下降，受到的浮力越来越大,重力与浮力的合力越来越小，直到0，重力对外做功：Ｗ_重＝ρｇSH^２/２。

总之，当波浪高度为Ｈ时，一个波浪周期，浮筒对外做功为：

Ｗ＝Ｗ_浮＋Ｗ_重＝ρｇSH^２

但是，当波浪高度只有设计波浪高度的１／ｎ即Ｈ／ｎ（ｎ＝４）时，如附图２所示，

附图２中浮筒Ｓ２１状态为浮筒处于波浪波谷平衡位置。然后浮筒制动后，波浪上升到波峰，如附图２中的Ｓ２２状态。此时浮筒的上半部分１节处于水下，下半部分的浮力等于重力平衡，浮力大于重力，合力为:ρｇＳＨ／ｎ。此时释放浮筒，浮筒开始上升，并对外做功，直到状态Ｓ２３。该阶段浮力对外做功：Ｗ_浮＝ρｇS（H／ｎ）^２/２。然而由于浮筒的上半部分２，３，４节一直处于波峰水面之上，所以没有浮力，不做功。当浮筒到达Ｓ２３的波峰平衡状态后，将浮筒再次制动，波浪开始下降到波谷，即状态Ｓ２４，此时浮筒装水的下半部分－１节处于波谷水面之上，浮筒的重力大于浮力，合力为：ρｇＳ（Ｈ／ｎ）。此时释放浮筒，浮筒开始下降，并对外做功。然而由于浮筒的下半部分－２，－３，－４节处于波谷水面之下，其重力等于浮力，所以不对外做功。当浮筒到达状态Ｓ２５，再次回到开始的波谷平衡状态，完成了一个波浪周期，该阶段重力对外做功：Ｗ_重＝ρｇS（H／ｎ）^２/２。总之，当波浪高度为（Ｈ／ｎ）时，一个波浪周期，浮筒对外做功为：