用于从波浪中收集能量的设备制造技术

一种设备，包括浮动平台(2)、连接到浮动平台的圆筒件(1)和具有活塞杆(6)的活塞(5)，活塞杆(6)连接到海底的系泊装置(10)。至少一个压力水道(13)在其下端与活塞下方的圆筒件下部流体连通。压力水道沿着圆筒件设置，并且在上端具有开口，该开口布置成使得在至少一个压力水道中向上泵送的水将冲击布置在圆筒件上方的水轮机(4)。该水轮机与发电机(15)连接。圆筒件在其上部和下部具有开口(19、22)，开口设置有单向阀(22)，当圆筒件下移动时，单向阀允许水进入圆筒件的下部，当平台上升时，水将通过开口重新填充入上部。

Equipment for collecting energy from waves

A device includes a floating platform (2), a cylinder (1) connected to the floating platform, a piston (5) with a piston rod (6), and a mooring device (10) connected to the seabed. At least one pressure channel (13) is fluidly connected with the lower part of a cylinder member under the piston at its lower end. The pressure channel is arranged along the cylinder member and has an opening at the upper end, which is arranged so that water pumped upward in at least one pressure channel impacts the turbine (4) above the cylinder member. The turbine is connected with a generator (15). The cylinder has openings (19, 22) on its upper and lower parts. The openings are provided with a one-way valve (22). When the cylinder moves down, the one-way valve allows water to enter the lower part of the cylinder. When the platform rises, water will be refilled into the upper part through the openings.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于从波浪中收集能量的设备本专利技术涉及用于点吸收器型波浪能转换器(WEC)的功率输出系统。浮动平台/浮标/提升装置可以具有多种设计、形状和尺寸。下面将把它称为浮动平台。将海浪中巨大的力量作为提取电能的潜力是众所周知的。水相对于空气的重量是830/1，这表明在更小的面积上，可以获得与风力相同或更好的效果。这甚至也适用于平均风速高于波浪竖直浪速的情况。现有波浪发电系统成本/效率的最佳数字现在比风力发电高80％。现有的波能转换器每机组平均功率最多为约30至300KW。这种组合解释了商业投资者非常节制的兴趣。若干投资者和开发商为了使这些其他系统在经济上可行，已经焦头烂额。由于恶劣天气下的结构和可靠性问题、复杂的多部件系统、不断上升的成本以及从一开始就根本错误的理论，它们一次又一次地达不到目的。一种仅提供100MW的系统仍然需要规划、安装、维护时间和监测。在这些方面，性能更强的机组每兆瓦的成本会相应地低得多，这主要是因为相对而言，每兆瓦所需的工时更少、器械更少。这就是风力发电机组从1MW额定功率增长到8MW额定功率的原因。看来，其他波浪发电系统能输出如此低的功率的原因是双重的。首先，许多先前已知的系统没有附连到海底。此外，它们必须仅根据重力和牛顿定律来得到功率输出，而没有点吸收器的闭锁效应。先前已知的具有闭锁方案的点吸收器太小，加上复杂且昂贵的机械，这使得它们在经济上不如风力发电高效。目的是提供一种构思，这将是减少二氧化碳排放的重大成就，因为它将能够与化石燃料成本进行大规模竞争。在最好的情况下，这意味着能源生产公司甚至可以用这种系统以类似的成本取代煤炭能源工厂，从而在这个对人类非常重要的挑战中做出大规模的贡献。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于从波浪中收集能量的点吸收器型波能转换器的设备。该设备包括浮动平台、连接到浮动平台的圆筒件和活塞，活塞具有连接到海底系泊装置的活塞杆。至少一个压力水道在其下端与活塞下方的圆筒件下部流体连通。至少一个压力水道沿着圆筒件设置，并且在上端具有开口，开口布置成使得在至少一个压力水道中向上泵送的水将冲击布置在圆筒件上方的水轮机，并且水轮机与发电机连接。压力水道优选地是相对平直的，并且沿着作为管道或大导管的圆筒件，但是也可以具有其它形状，例如围绕圆筒件缠绕。根据一种实施例，圆筒件通过旋转联接器连接到浮动平台。旋转件可以围绕一个或多个轴线旋转。根据一种实施例，活塞可从圆筒件中的中间位置上下移动。优选地，圆筒件在其上部和下部分别具有与周围水流体连通的至少一个开口。根据一种实施例，与周围水流体连通的至少一个开口设置有单向阀，该单向阀在圆筒件向下移动且因此活塞相对于圆筒件向上移动时允许水进入圆筒件的下部。根据一种实施例，与周围水流体连通的至少一个开口设有筛网或过滤器。根据一种实施例，圆筒件与至少一个压力水道之间的流体连通部包括至少一个单向阀，该至少一个单向阀允许水从圆筒件流到压力水道。根据一种实施例，至少两个压力水道设置在圆筒件的相对侧。优选地，至少两个压力水道的上部开口设置在不同的高度，使得来自水轮机第一侧的至少一个第一开口的水将冲击水轮机顶部的桨叶，来自水轮机第二侧的至少一个第二开口的水将冲击水轮机底部的桨叶，反之亦然。根据一种实施例，一个或多个压力水道连接到竖直轴线水力涡轮机(转轮(碾轮，runnerwheel)平放)，涡轮机直接放置在圆筒件的顶部，但留有水逸出的空间。水力涡轮机可以具有一个至几个喷嘴，以及一个至几个流道。在该实施例中，发电机可以直接位于水力涡轮机的顶部。根据一种实施例，至少一个压力水道在其上部开口中具有矛状阀。因此，可以调节压力水道上部开口出来的水流量和压力。除矛状阀之外，其他可调喷嘴也是可能的。特别是对于更小和更便宜的设施，固定尺寸的喷嘴或孔口也是一种选择，但会导致更低的效率。根据一种实施例，至少一个压力水道在其上部开口中具有压力阀。优选地，阀将在确定的压力下打开，让压力水道中的水排出。优选具有单向型压力阀。根据一种实施例，水轮机是佩尔顿涡轮机。根据一种实施例，在水轮机与发电机之间设有飞轮(freewheel)。优选地，飞轮设置在水轮机与发电机之间。在发电机安装在顶部的竖直轴线水力涡轮机的情况下，一个实施例将具有一个直接位于下转轮下方的飞轮，以及一个位于发电机顶部的飞轮。根据一种实施例，浮动平台至少为1米×20厘米，供私人使用。对于商业部署，目前的材料尺寸可以达到140米长，提升力超过4000吨。这将随着时间的推移而增加。简而言之，可以将本专利技术描述为一种圆筒泵，其中，活塞杆附连到立在海底的重物上，圆筒件附连到浮动平台上，加压水向上流到涡轮，驱动发电机。水流通过圆筒件上的单向阀以及一个或多个面向涡轮的喷嘴进行调节，从而调节压力以及随后冲击涡轮的水的速度。压力可以在0到200巴的范围内，理想的是在提升阶段从20－100巴，在下降阶段降低到大约零。因为它对压力水道/管道中的水加压，故而可以把它想象成一个倒置的瀑布，规模类似于落差在50到几百米之间的水电站，然后推动水轮机运行。(10巴大约等于100米瀑布)。由于该原理适用于任何尺寸，故而本专利技术与半米长的圆筒件长度相关，实际中可以用于避暑小屋外的海湾。同样，还可以设想到在60米或更深的深度，40米长、提升4000吨的圆筒件长度，因为原理是相同的。附连到海底的装置可以是钻入海底结构中的重物或布置。圆筒件、压力水道以及活塞中的材料可以是多种材料，但复合材料是优选的。每个浮动平台可以使用一个或多个圆筒件。圆筒件可以固定地或者用柔性接头附连到平台，以便能够适应滚动波浪运动，其中柔性接头是优选的。单向阀和喷嘴可以随着水流方向和/或固定压力设定而打开或关闭，但是也可以通过传感器进行电气控制以及计算机控制。水轮机理想地是佩尔顿涡轮机，但该构思也适用于其他水轮机。涡轮机叶轮的尺寸以及控制系统以及喷嘴/矛状阀、桨叶、转轮的数量可能会有所不同。飞轮是合乎需要的，但不是必需的。这一点以及飞轮的尺寸取决于发电机类型、电网电压和尺寸加上安装在同一区域的机组数量。发电机和控制系统将根据系统的大小、用户以及电网连接而变化。带有功率转换器的变速感应发电机是一个相关的选择。活塞杆例如通过螺纹或蛤壳方案连接到中空支柱内的系泊重物上，这对于安装和拆卸都是有利的，因为维护/保养量较大。各种水开口周围将有过滤器或筛网，以避免污染系统。根据浮动平台的布局、尺寸以及圆筒件是柔性地还是固定地附连于浮动平台，水轮机与发电机之间的传动轴(经由飞轮，若存在飞轮)是合乎需要的，但不是必需的。传动轴也可以有花键联接。平台优选地由海底的系泊缆和锚保持在一个近似的位置，但是也可以用圆筒件和活塞杆作为唯一的附连装置。与其他现有系统相比，与较大的浮动平台结合的本专利技术的构思借助当今较新的复合材料可以给出极好的平均性能数字，最高可达每机组9MW，比更常见的系统高出90倍，比性能最好的竞争对手高出许多倍。最经济的世界上最大的海上风力发电机组高220米，涡轮机直径为165米，平均输出最多为3.3兆瓦。总重量约为6000吨，其中1900吨是基于海面上方140米。根据本专利技术的系统具有类似的性能，重约1700吨，其中1500吨由简单的海底重物、链条和锚组成。只有220吨来自平台和机本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于从波浪中收集能量的点吸收器式波浪能转换器的设备，所述设备包括浮动平台(2)、连接到所述浮动平台的圆筒件(1)和具有活塞杆(6)的活塞(5)，所述活塞杆连接到海底的系泊装置(10)，其中，至少一个压力水道(13)在其下端与所述活塞(5)下方的所述圆筒件(1)的下部流体连通，所述至少一个压力水道(13)沿着所述圆筒件(1)设置，并且在上端具有开口，所述开口布置成使得在所述至少一个压力水道(13)中向上泵送的水将冲击布置在所述圆筒件(1)上方的水轮机(4)，所述水轮机(4)与发电机(15)连接，其中，所述圆筒件(1)在其上部和下部具有与周围水流体连通的至少一个开口(19、22)，与周围水流体连通的所述至少一个开口设置有单向阀(22)，所述单向阀允许水在所述圆筒件向下移动且因而所述活塞(5)相对于所述圆筒件向上移动时进入所述圆筒件(1)的下部，当所述平台上升时，水将通过所述上部中的所述至少一个开口(19)重新填充入所述圆筒件(1)的上部。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.13 SE 1650826-91.一种用于从波浪中收集能量的点吸收器式波浪能转换器的设备，所述设备包括浮动平台(2)、连接到所述浮动平台的圆筒件(1)和具有活塞杆(6)的活塞(5)，所述活塞杆连接到海底的系泊装置(10)，其中，至少一个压力水道(13)在其下端与所述活塞(5)下方的所述圆筒件(1)的下部流体连通，所述至少一个压力水道(13)沿着所述圆筒件(1)设置，并且在上端具有开口，所述开口布置成使得在所述至少一个压力水道(13)中向上泵送的水将冲击布置在所述圆筒件(1)上方的水轮机(4)，所述水轮机(4)与发电机(15)连接，其中，所述圆筒件(1)在其上部和下部具有与周围水流体连通的至少一个开口(19、22)，与周围水流体连通的所述至少一个开口设置有单向阀(22)，所述单向阀允许水在所述圆筒件向下移动且因而所述活塞(5)相对于所述圆筒件向上移动时进入所述圆筒件(1)的下部，当所述平台上升时，水将通过所述上部中的所述至少一个开口(19)重新填充入所述圆筒件(1)的上部。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述圆筒件(1)通过旋转联接器(3)连接到所述浮动平台(2)。3.根据权利要求1或2所述的设备，其特征在于，所述活塞(5)能从所述圆筒件(1)中的中间位置上下移动。4.根据权利要求1所述的设备，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·斯科尔德哈默，
申请(专利权)人：诺维奇股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE