一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统技术方案

本实用新型专利技术属于海洋能源利用与可再生能源发电技术领域，尤其涉及一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，主体结构包括水下潜体、支撑结构、发电平台、铰接浮筏及若干液压油缸等。水下潜体为整个系统提供稳定支撑；发电平台通过支撑结构与水下潜体连接为一整体结构；铰接浮筏通过四组滑动套筒与支撑结构相连；铰接浮筏漂浮于波面，随着波浪运动做弯曲运动，从而将铰接浮筏所接触波面的波浪能转换为浮筏的机械能，进而通过若干液压油缸将铰接浮筏运动的机械能提取出来，通过液压油管转换为液压能，最后通过发电平台上布置的若干发电和储能单元、电能处理单元等将液压能转换为电能，并通过外输电线输出。

【技术实现步骤摘要】
一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统
本技术属于海洋能源利用与可再生能源发电
，尤其涉及一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统。
技术介绍
波浪能是一种极具前途的清洁可再生能源，具有能量品质好、储藏量大、分布广泛的优点，它的开发利用对于推进可持续发展、海洋资源开发等具有重要意义，在中国，对波浪能的开发利用已经列入了国家能源发展战略，具有广阔的发展前景。现有的离岸式波浪能利用技术可以分为点吸收式和线吸收式两类，点吸收式波浪能转换装置主要是通过浮体在波浪中的垂荡运动产生的位移或相对位移变化，通过PTO（PowerTake-off，能量提取）阻尼将浮体运动的机械能转换为液压能或电磁能，再经过蓄能器等能量储存、传输单元，最终驱动发电机进行发电，或者通过其他设备制造淡水或冰等。该类装置主要包括振荡浮子式、振荡水柱式等具体类型。线吸收式波浪能转换装置则能够吸收沿着波浪传播线一定距离的波浪能，如著名的英国“Pelamis”式装置即属于该类型。该装置由多组铰接筏体组成，筏体在波浪的激励下运动，相邻筏体之间的（角）位移变化，筏体运动的机械能通过安装于相邻筏体之间的PTO阻尼机构进行提取。除此之外，合理利用沿岸地形，将波浪的动能转换为势能，进而利用海水头压差发电的越浪式装置也是一个重要类型。上述的波浪能转换装置具有很好的能量转化效果，但由于只能以点或线等较有限波峰线宽度范围的波浪能作为吸收对象，因此一般在波高较大时，才能获得较好的波浪能转换效果；与欧洲、北美等海域波况相比（波高为2.0m-6.0m），中国近海大部分海域波高偏小（0.5m-3.0m），波浪能能流密度较低，致使现有的波浪能转换装置难以高效率的直接利用，综合利用成本较高，甚至造成部分分散的、低品位波浪能资源被浪费，因此有必要通过一定的系统解决现有装置波浪能吸收的波峰线宽度较小的问题，从而更节约、充分、高效的利用波浪能。
技术实现思路
本技术的主要目的在于提供了一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，该系统整体结构简单、可提升对波浪能的利用效率，用以解决现有波浪能转换装置由于波浪能吸收的波峰线宽度较小而导致的分散的，低品位波浪能资源无法利用或利用不充分的问题。本技术采用的具体技术方案如下：一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，用于波高较小的分散的、低品位波浪能最大限度的吸收利用，该系统为一独立的海上发电单元，主体结构包括水下潜体、支撑结构、海上发电平台、铰接浮筏及若干液压油缸等。其中，水下潜体为具有一定质量及较大体积的长方体浮体结构，潜没于海水中，为整个系统提供稳定支撑；海上发电平台为一平板结构，在其上布置发电单元进行波浪能的转换，通过所述支撑结构与水下潜体连接为一整体结构，铰接浮筏只能沿波浪传播方向弯曲，而在垂直于波浪传播方向上保持不变；铰接浮筏通过所述四组滑动套筒与所述支撑结构相连；铰接浮筏漂浮于波面，随着波浪运动做弯曲运动，从而将铰接浮筏所接触波面的波浪能转换为浮筏的机械能，进而通过若干液压油缸将铰接浮筏运动的机械能提取出来，通过液压油管转换为液压能，最后通过海上发电平台上布置的若干发电和储能单元、电能处理单元等将液压能转换为电能，并通过输电线输出。本技术的进一步改进，铰接浮筏具有一定的质量与厚度，由多组沿波浪传播方向宽度较窄的细长浮筏铰接而成，只能沿波浪传播方向弯曲，而在垂直于波浪传播方向上保持不变。铰接浮筏静水状态下的吃水约为自身厚度的60%。铰接浮筏弯曲状态下长度介于1至2个入射波波长之间。本技术的进一步改进，铰接浮筏通过四组滑动套筒与支撑结构连接，铰接浮筏通过滑动套筒在支撑结构上做一定范围的上下滑动以适应波浪和系统的吃水，使得铰接浮筏时刻漂浮于波面上。本技术的进一步改进，水下潜体的排水量略小于本技术中除去铰接浮筏之外的系统其他结构的总质量。水下潜体淹没于水中一定深度，具体为水下潜体上边缘距水面的深度为入射波波长的1/3。本技术的进一步改进，液压油缸在铰接浮筏上沿着铰接浮筏弯曲方向均匀阵列布置，相邻液压油缸的之间的间距为入射波波长的1/2。本技术的进一步改进，发电和储能单元、电能处理单元等安装在发电平台上。液压马达和发电机等发电单元将液压能转换为交变电流，对若干并联的蓄电池（组）进行浮充后将直流电输出，输出的直流电经过进一步的电能处理后通过输电线输送至岸上或电能设备。本技术的进一步改进，系统还包括一锚系，锚系一端固定在海底，另一端与水下潜体连接，用于固定整个系统在指定海面位置上，并在风浪流等海况要素的作用下，使系统的铰接浮筏弯曲方向与波浪传播方向一致。本技术提出了一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，系统在海上风浪流等海况要素及锚系的作用下，使得系统在海上的方向自动调整，最终铰接浮筏的弯曲方向与波浪传播方向一致。首先，铰接浮筏在波浪的作用下在垂直于波峰线的方向上产生周期性的弯曲起伏运动，铰接浮筏波峰线宽度范围内的波浪能被筏体吸收。随后，铰接浮筏周期性的弯曲起伏运动驱动安装与其连接的液压油缸活塞杆做往复运动，铰接浮筏波峰线宽度范围内的波浪能被转换为液压油缸的液压能。最后，液压油缸的液压能通过液压油管，以及布置在发电平台上的发电和储能单元、电能处理单元等转换为电能，并通过输电线输出。与现有技术相比，本技术在不增加中间能量转换设备成本的前提下，筏体所占据的波峰线宽度更大，筏体俘获的波浪能能量更多，从而使在同等波况下，本技术的铰接筏体对液压油缸的作用力更大，从而能够对分散的、能流密度较小的低品位波浪能有效充分利用。本技术的有益效果：本技术提升波浪能转换的经济性和高效性，实现资源利用价值较低的低品位可再生能源的充分、经济、高效利用。附图说明图1是本技术的结构示意图。图中，1-水下潜体，2-支撑结构，3-铰接浮筏，4-筏体间铰链，5-滑动套筒，6-若干液压油缸，7-液压油缸-铰接浮筏铰链，8-液压油缸-发电平台固定点，9-发电平台，10-液压油管，11-发电和储能单元，12-内部输电线，13-电能处理单元，14-外输电线，15-锚系。具体实施方式为了加深对本技术的理解，下面将结合附图和实施例对本技术做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本技术，并不对本技术的保护范围构成限定。实施例：如图1所示，一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，主体结构包括水下潜体1、支撑结构2、发电平台9、铰接浮筏3及若干液压油缸6等。在系统的具体工作过程中包括三级能量转换。首先，铰接浮筏3在入射波浪的作用下在垂直于波峰线的方向上产生周期性的弯曲起伏运动，铰接浮筏3波峰线宽度范围b内的波浪能被筏体吸收，即第一级能量转换——铰接浮筏3波峰线宽度范围b内的波浪能转换为铰接浮筏3弯曲起伏运动的机械能。随后，铰接浮筏3周期性的弯曲起伏运动驱动安装与其连接的若干液压油缸6的活塞杆做往复运动，即第二级能量转换——铰接浮筏3弯曲起伏运动的机械能转换为若干液压油缸6的液压能。进而，若干液压油缸6的液压本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，其特征在于，主体结构包括水下潜体、支撑结构、发电平台、铰接浮筏及若干液压油缸，所述水下潜体为具有一定质量及较大体积的长方体浮体结构，潜没于海水中，为整个系统提供稳定支撑，所述发电平台为一平板结构，在其上布置发电单元进行波浪能的转换，通过所述支撑结构与水下潜体连接为一整体结构，所述铰接浮筏为一漂浮于水面的可在波浪传播方向上自由弯曲的扁平浮体结构，用于俘获所占据波面的波浪能，所述若干液压油缸的活塞杆和缸筒分别与所述发电平台和所述铰接浮筏连接在一起。/n

【技术特征摘要】
1.一种铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，其特征在于，主体结构包括水下潜体、支撑结构、发电平台、铰接浮筏及若干液压油缸，所述水下潜体为具有一定质量及较大体积的长方体浮体结构，潜没于海水中，为整个系统提供稳定支撑，所述发电平台为一平板结构，在其上布置发电单元进行波浪能的转换，通过所述支撑结构与水下潜体连接为一整体结构，所述铰接浮筏为一漂浮于水面的可在波浪传播方向上自由弯曲的扁平浮体结构，用于俘获所占据波面的波浪能，所述若干液压油缸的活塞杆和缸筒分别与所述发电平台和所述铰接浮筏连接在一起。


2.根据权利要求1所述的铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，其特征在于，所述铰接浮筏具有一定的质量与厚度，静水状态下的吃水为自身厚度的60%，所述铰接浮筏弯曲状态下长度介于1至2个入射波波长之间。


3.根据权利要求1所述的铰接浮筏阵列式波浪能吸收系统，其特征在于，所述铰接浮筏由多组沿波浪传播方向宽度较窄的细长浮筏铰接而成，沿波浪传播方向弯曲，而在垂直于波浪传播方向上保持不变。


4.根据权利要求1所述的铰接...

【专利技术属性】
技术研发人员：李彪，隋芳芳，董宇豪，王军，陈宁，刘炜，李海龙，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32