CN104018982A - 浮子式海浪发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种浮子式海浪发电装置，该发电装置能随波浪的高差h起伏间歇发电，装置基本由主浮子1、牵引绳2、回程浮子3、卷筒4、发电机5和机座6组成，主浮子1和回程浮子3联在牵引绳2的两端，牵引绳2绕过发电机轴上的卷筒4，使用时将发电机5和机座6落座在海底，回程浮子3与发电机5的距离约大于最大工作浪高的一半，当主浮子1随海浪上升时使得牵引绳2带着卷筒4旋转，发电机5运行发电，回程浮子3对牵引绳2施加一定的反向拉力，保证牵引绳2对卷筒4保持足够的摩擦力，当主浮子1随海浪下降时，回程浮子3快速上升使牵引绳2带着电机反转停止输出电能，为降低回程浮子3上升的阻力，回程浮子3为细长形状，考虑到一般海浪的能量密度，该发电装置单台功率以5千瓦至20千瓦，以5×5以上的阵列联网运行为宜。

Description

浮子式海浪发电装置

技术领域

本发明涉及海洋波浪发电技术。

技术背景

人类为利用海洋的波浪所蕴含的能量将其转换为电能，已经努力研究试验了许多年，各种方案技巧层出不穷，但是这些在试用的发电装置，不管是大型的还是小型的，直接转换还是间接转换，都有一个共同的缺点，发电成本过高，或加上投资过大，故海浪发电到目前也只是人们的一种理想愿望，在用的也只是科研或试验，还没有能进入有利可图的商业应用。

迄今为止，人类还没有一种可以与离岸风电价格竞争的波浪发电设备，人类对波浪发电设备的研究，还基本停留在科研阶段。极少数设备，例如海蛇和opt产品，售价也是很高的，只有不计成本的地方在利用。

发明内容

本发明提供一种浮子式海浪发电装置，该发电装置由主浮子、回程浮子、牵引绳、卷筒、发电机和机座组成，主浮子和回程浮子联在牵引绳的两端，牵引绳绕过发电机轴上的卷筒，考虑到一般海浪的能量密度，该发电装置单台功率以5千瓦至20千瓦为宜，多台并联运行可使电能更加平稳，以三相永磁发电经整流后直流并联为好，这样就不会在电气上产生相互干扰，任何一套发电机在发电时如果电压偏低没做功，主浮子的上升阻力将减小，上升速度就会加快，发出的电压就自动上升，基本能发出较稳定的电压，保证上升行程能输出一定的功率。

多套机组组合运行时，每套机组的间隔应在5米以上。各主浮子之间用绳相连保持距离，防止发生缠绕，安装时直接以牵引绳将电机和机座吊起将其整体沉入海底，按海水实际深度确定联接主浮子的牵引绳的长度，电缆的正级可采用单芯线可直接在海底各机并接汇总输出，也可到岸上后并接以防止漏电，利用海水大地为负极能节约大量线材，安装维护极方便。

本浮子式海浪发电装置不惧大型风浪，在大型风浪的浪高超过主浮子的额定上限时，主浮子不能随浪涌超限升高而被埋入水下避免了巨浪的冲击，同时能继续以最大功率发电，能量转换率高。

附图说明

图1为本发明的静止结构图。

图2为本发明的动作示意图。

图3为本发明的牵引绳驱动发电机图。

图4为本发明多台单列并网示意图。

具体实施方式

图1至图3为本发明浮子式海浪发电装置，主要由主浮子1、回程浮子3、牵引绳2、卷筒4、发电机5和机座6构成，发电机5是专门设计的单向发电机，内部的永磁转子8通过单向离合器9与电机轴7连接，这样电机轴7只有正向旋转才能通过单向离合器9驱动永磁转子8旋转发电，电机轴7反向旋转则只能空转。

本浮子式海浪发电装置如图1、图2、图3所示，主浮子1为一轻质材料的球状或扁球状制件，能保证外表面足够强度和内部充入硬质泡沫即可，中间为一管穿通上下，牵引绳2可用防盐蚀的钢丝绳，一端从主浮子1下部往上穿过在其上面固定，牵引绳2在卷筒4上绕一圈后另一端固定在回程浮子3的底部，回程浮子3必须制成细长状，以减小上下运行阻力，卷筒4采用耐盐蚀的不锈钢材质外形如图3所示，绕牵引绳2的位置加工成弧形，装在发电机5的电机轴7上，发电机5固定在机座6上，机座6制成如图3所示带有4条以上一定高度的支腿。

应用时如图1所示，选择全年浪多的海区，将***的发电机5和机座6由牵引绳2拉着沉入10～50米深的海底，海底面应平整，座到海底后继续放牵引绳2，释放长度为设定的最大工作浪高的一半，回程浮子3会上浮同样距离，将牵引绳2固定在主浮子1的上部，就完成了浮子式海浪发电装置安装。

发电机5可采用多种机型，本方案如图3采用改制的全密封防水永磁三相交流发电机，永磁转子8与电机轴7是通过单向离合器9连接，只正向旋转发电反转时电机轴7处于空转状态。

如图2中h是可发电的波浪高差，在主浮子1被浪峰顶着上升时通过牵引绳2带动卷筒4和电机轴7在单向离合器9的作用下驱动永磁转子8旋转发电，主浮子1随浪谷下降时回程浮子3通过牵引绳2带动卷筒4和电机轴7旋转，单向离合器9使得电机轴7不能驱动永磁转子8而空转，减小回程浮子3的上浮阻力。

 本发明试验型采用的主浮子1的排水量约300公斤，回程浮子3设计成直径100毫米的排水量约20公斤，牵引绳2采用6毫米耐盐钢丝绳，发电机5的功率为5千瓦，发电机5加电机座扣除排水量总重约400公斤。

图4是采用阵列式多套并网运行的示意图，以方阵为好，如5×5或10×10等，间距最好大于5米，最外四角用绳拉出一定距离固定在海底，每个相邻的主浮子1用绳联接以保持间距，每套的输出电源必须经三相整流桥变换为直流后，才能正极与正极、负极与负极相联，这时各套独立发电机不会互相干扰，却能使汇合的电源波动减小，更加平稳。

Claims (3)

1.一种海浪能利用的浮子式海浪发电装置，如图1、图2所示主要由主浮子1、回程浮子3、牵引绳2、卷筒4、发电机5和机座6构成，发电机5是专门设计的单向发电机，内部的永磁转子8通过单向离合器9与电机轴7连接，这样电机轴7只有正向旋转才能通过单向离合器9驱动永磁转子8旋转发电，电机轴7反向旋转则只能空转，其特征是回程浮子3联接牵引绳2绕过卷筒4在主浮子1随浪下降时保持牵引绳2的张力与主浮子1一起利用波浪起伏驱动座在海底的发电机5发电。

2.根据权利要求1所叙浮子式海浪发电装置，发电机5只能正向旋转发电，反向旋转时处于空转状态，其特征是发电机5的转子与轴之间装有单向离合器，使得发电机5反向旋转为转矩很小的空载状态。

3.根据权利要求1和2所叙浮子式海浪发电装置，发电机5和机座6一同沉座在局部较平的海底，其特征是机座6下带有一定高度支腿防止泥砂覆盖发电机5。