[发明专利]集成振荡水柱式波能转化装置的双体组合型浮式防波堤

说明书

本发明涉及一种集成振荡水柱式波能转化装置的双体组合型浮式防波堤，单节浮式防波堤包括浮体结构和振荡水柱式波浪能发电系统；浮体结构包括双体浮筒结构、双体浮箱结构和水下防浪板；浮箱上部设有压载舱、蓄电舱和气流导管，下部设为第一气室；水下防浪板安装于浮箱下端，形成第二气室，第二气室与第一气室相通共同构成气室结构；气室结构在垂直于波浪入射方向设置有进水口；气流导管内设置发电机组，气流导管连通外部气体与气室结构。本发明双体式浮箱不仅能够有效的增强浮式防波堤对于长周期波的削弱效果，还能对透射波和绕射波进行二次利用；水下防浪板与浮箱的结合，提高了气室的空间，增强了波浪能发电装置的发电效率。

技术领域

本发明涉及波浪能发电和海洋工程技术领域，具体涉及一种集成振荡水柱式波能转化装置的双体组合型浮式防波堤。

背景技术

波浪能作为一种清洁能源，具有无污染、可再生、储量大、分布广的优点，相比于太阳能、风能等可再生能源，波浪能的能量密度约为风能的5倍、太阳能的15倍。目前对于波浪能的利用和提取，研究人员开发了多种波浪能发电装置来将波浪中的动能和势能转化为电能，其中主要的波浪能发电装置可分为振荡水柱式、振荡体式和越浪式。其中，振荡水柱式波能转换装置由于结构简单、易于安装维护、适应性强等优点而被广泛应用，其基本原理是利用海浪的起伏造成气室内水柱的振荡运动，使得气室内外的空气形成压强差，从而推动气室顶部的涡轮机旋转，带动发电机发电。

传统的坐底式防波堤不仅对海床、水深等环境因素要求较高，而且建造成本高、会对海洋生态产生影响。因此，如何将波浪能发电装置与浮式防波堤有效的结合，实现消浪、发电一体化，是近年来诸多学者的研究方向。波浪在向海岸传播的过程中，波浪的一部分能量会在传播过程中损耗，因此波浪能发电装置若布置的位置距离海岸过近，发电装置对波浪能的捕获率会降低。浮式防波堤由浮体和锚泊系统组成，具有使用灵活、造价较低以及对生态环境影响小等特点，浮式防波堤的结构形式可分为：浮箱式、浮筒式和浮筏式。其中，浮箱式防波堤中的箱体结构与振荡水柱式波能转化装置的气室能很好的结合在一起，且二者具有较好的适应性，为浮式防波堤的消浪、发电一体化发展奠定了基础。

中国发明专利(CN110184993A)公开了一种具有振荡水柱式波浪能发电装置的方箱型浮式防波堤，其主体结构包括振荡水柱式波浪能发电装置、方箱型浮式防波堤、防浪网衣和系泊装置，该专利可布置于海岸、近岸或离岸海域，能有效的利用海洋空间，在削减波浪影响、为周围海域提供平稳水域环境的同时，能够将波浪能转化为电能，合理的利用海洋波浪能资源。但是，该专利在使用过程中存在如下缺点：(1)方箱下方设置的防浪网衣并不能有效的防止波浪的绕射，而且在海洋环境下这种防浪网衣极易出现损坏；(2)方箱型浮式防波堤采用的是单体设计，单体设计相对于双体设计而言，单体浮箱对长周期波的削弱能力较差；(3)在振荡水柱式波浪能发电装置中，气室的大小对于波浪能的发电效率至关重要，该装置中气室的空间相对于整个方箱来说不足五分之一，整体的波浪能发电效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种集成振荡水柱式波能发电装置的双体组合型浮式防波堤，它采用双体式浮箱的设计，并在浮箱下方设置了水下防浪板，不仅能够有效的增强浮式防波堤对于长周期波的削弱效果，而且后方浮箱内的波浪能发电装置还能够对透射波和绕射波进行二次利用，并阻碍透射波和绕射波的传播；此外，水下防浪板与浮箱的结合，极大的提高了气室的空间，增强了波浪能发电装置的发电效率和浮式防波堤结构的稳定性。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：