增强型波浪发电装置的制作方法

本发明属于新能源发电设备领域，尤其涉及一种增强型波浪发电装置。

背景技术：

中国专利cn201510704229提出了一种履带式流水发电装置及其发电方法，其解决了利用水流或波浪双向流动进行发电的问题，中国专利cn201711251476提出了一种摆动式海浪发电装置，其解决了涌浪发电存在的发电效率低，能量采集效率低的问题。但是，这些方案在波浪能量较低时均会出现无法工作的情况（低于最低工作能量阈值），致使在低波浪持续时间长的水域采用这些方案会出现能量转化和利用效率低，乃至长时间无法正常工作的不利情况。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明围绕现有的波浪发电装置包括履带式流水发电装置或摆动式海浪发电装置等方案，构建了一套相适配的能够放大波浪能量的系统，能够将更大范围内的波浪能量集中至较小的区域，从而提升波浪发电装置的工作及能量转化效率。

本发明具体采用以下技术方案：

一种增强型波浪发电装置，其特征在于，包括：引流体、反流壁、导流岛和波浪发电装置；所述引流体为外宽内窄的喇叭口形状；所述反流壁位于喇叭口的窄口处，并与引流体连接；所述反流壁为边缘是弧形的斜坡；所述导流岛位于引流体和反流壁围成的区域中；所述导流岛包括两个岛状结构，两个岛状结构之间构成一条两头宽中间窄的类><型水流通道；所述波浪发电装置的叶板装置设置在水流通道内的最窄处；所述叶板装置的排列方向与水流通道平行。

优选地，所述反流壁上宽下窄、背高前低，呈半漏斗形状。

优选地，所述反流壁的边缘内侧的对称轴上设置有反流鼻；所述反流鼻的两侧为内凹的弧形。

优选地，两个所述岛状结构通过双向类拉瓦尔喷管型的沟槽连接；所述沟槽的底部为斜面；所述导流岛外侧为瘦腰形状。

优选地，所述沟槽和反流鼻之间设置有导流槽，所述导流槽朝向反流鼻的一端为宽口，朝向沟槽的一端为窄口。

优选地，所述波浪发电装置为摆动式海浪发电装置，其能量转化机构和发电机安装在导流岛上。

优选地，所述能量转化机构包括：液压泵、第一单向阀、第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、油箱、储能器、稳压阀、液压马达和变速箱；所述液压泵连接叶板组件的摆臂，经第一单向阀、油箱和第四单向阀连接液压马达，并经第二单向阀、储能器、稳压阀和第三单向阀连接液压马达；所述液压马达经变速箱连接发电机。

优选地，所述储能器为深井储能器；所述深井储能器包括深井、引水管道、液囊、液囊仓和管线；所述深井垂直开设在岛状结构上；所述引水管道内设有沉砂槽，其内侧端连接深井的侧壁，外侧端开设在岛状结构的侧部，所述外侧端带有阀门和隔离网，并位于水位下方；所述液囊仓位于深井底部，液囊通过固定支架固定在液囊仓内；所述液囊顶部通过管线延伸出深井顶部；所述管线分别连接第二单向阀和稳压阀。

优选地，所述储能器为深海储能器；所述深海储能器包括液囊、液囊仓和管线；所述液囊仓位于海底，液囊通过固定支架固定在液囊仓内；所述液囊顶部通过管线延伸至岛状结构上；所述管线分别连接第二单向阀和稳压阀；所述液囊仓的外部覆盖有混凝土网格罩。

优选地，有n组平行排列的所述导流岛和摆动式海浪发电装置；所述能量转化机构包括：n个液压泵、n个第一单向阀、n个第二单向阀、第三单向阀、第四单向阀、两个第五单向阀、两个第六单向阀、油箱、两个开关阀、两个储能器、两个可调节流阀、控制器、液压马达和变速箱；每一所述摆动式海浪发电装置的液压泵连接叶板组件的摆臂，经第一单向阀、油箱和第四单向阀连接液压马达，并经第二单向阀、储能结构和第三单向阀连接液压马达；所述液压马达经变速箱连接发电机；所述储能结构包括相并联的两组依次连接的开关阀、第五单向阀、储能器、第六单向阀和可调节流阀；两个所述开关阀和两个可调节流阀分别连接控制器。

本发明及其优选方案利用形态特殊的引流体、反流壁和导流岛等相关结构，能够将一定区域内的波浪能量汇聚至更小的区域内，从而增强了波浪发电装置能够利用的波浪能量。

同时，在优选的设计方案当中，其通过对能量转化机构的进一步改进，实现稳压输出或削峰填谷输出发电，并拓展了波浪发电装置的可工作范围。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：

图1为本发明实施例1整体方案俯视示意图1；

图2为本发明实施例1整体方案俯视示意图2；

图3为本发明实施例1导流岛俯视示意图1；

图4为本发明实施例1导流岛俯视示意图2；

图5为本发明实施例1叶板组件工作状态示意图；

图6为本发明实施例1整体方案立体示意图；

图7为本发明实施例1局部俯视示意图；

图8为本发明实施例1导流岛立体剖视图；

图9为本发明实施例1能量转化机构结构示意图；

图10为本发明实施例1深井储能器剖视示意图；

图11为本发明实施例2深海储能器剖视示意图1；

图12为本发明实施例2深海储能器剖视示意图2；

图13为本发明实施例2深海储能器混凝土网格罩示意图；

图14为本发明实施例3整体方案俯视示意图；

图15为本发明实施例3整体方案立体示意图；

图16为本发明实施例3能量转化机构结构示意图；

图中：

100-引流体；200-反流壁；201-反流鼻；202-导流槽；300-岛状结构；301-沟槽；302-斜面；401-叶板组件；501-液压泵；502-第一单向阀；503-第二单向阀；504-油箱；505-稳压阀；506-第三单向阀；507-第四单向阀；508-液压马达；509-变速箱；510-储能器；511-深井；512-引水管道；513-液囊；514-液囊仓；515-管线；516-固定支架；517-沉砂槽；518-混凝土网格罩；521-开关阀a；522-第五单向阀a；523-储能器a；524-第六单向阀a；525-可调节流阀a；531-开关阀b；532-第五单向阀b；533-储能器b；534-第六单向阀b；535-可调节流阀b；540-控制器；600-发电机。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举3个实施例，作详细说明如下：

如图1-图10所示，在本发明的第一个实施例中，其提供了一种常规的具体实施方案，其主体结构包括：引流体100、反流壁200、导流岛和波浪发电装置，为方便理解，在三个实施例中，波浪发电装置采用摆动式海浪发电装置作为实例，其主要包括叶板组件、能量转化机构和发电机，采用履带式流水发电装置的原理基本相同，对应组件可以做等同替换，故不对此做过多赘述。

其中，引流体100为外宽内窄的喇叭口形状，如图1所示，在迎着波浪的方向，其采用喇叭口引流的方式，将大区域的波浪能聚焦在导流岛和反流壁200的方向；反流壁200位于引流体100喇叭口的窄口处，并与引流体100连接，反流壁200为边缘是弧形的斜坡，如图2所示，其在接收到引流体100聚焦的波浪后通过反射的作用反向传递至导流岛的方向；导流岛位于引流体100和反流壁200围成的区域中，优选设置在反流壁200反射波浪的聚焦点的位置；导流岛包括两个岛状结构300，两个岛状结构300之间构成一条两头宽中间窄的类><型水流通道，以便能够充分将已经聚焦的波浪能量充分传递给叶板；摆动式海浪发电装置则设置在水流通道内的最窄处；摆动式海浪发电装置的叶板组件401的设置方向与水流通道平行。如图3-图5所示，通常多片叶板是第一片受力最大，后面的叶板受力因正面被第一片叶板挡住，所以受力递减，通过对称的类><型水流通道导流，能够把波浪能从侧面折射到后面叶板，让后面的叶板也能像第一面叶板俘获同样的力，从而达到接近第一片叶板的俘获效能。

如图6所示，在本实施例中，作为更进一步的设计，将反流壁200设计为上宽下窄、背高前低，呈半漏斗形状，其可以把波浪回流的势能像漏斗式的流向聚焦在导流岛以达到更好的效果。

如图8所示，导流岛的两个岛状结构300通过类双向拉瓦尔喷管型的沟槽301连接，沟槽301的底部为斜面302。该沟槽301作为类><型水流通道的具体存在形态，把引流过来的高能量波浪能再一次的高度集中，像"拉瓦尔喷管"原理让叶板组件401最大化的俘获能量。导流岛外侧为瘦腰形状和引流体100配合，能够将波浪流畅地引流到反流壁200上，减少能量损失。尤其是如图3、图4所示，在采用类双向拉瓦尔喷管型的沟槽301的情况下，波浪通过><口将呈三角辐射喷向，此时波浪的喷射方向呈收束状，能够让叶片最大化地利用波浪的能量。此时只需要保证><口的间距在合理的区间，使通叶板组件401的在来向或者去向波浪作用下的最大摆动范围不超过上述三角辐射喷向的顶点的范围，就能够保证在所有工况下全部叶片都能够较为均匀地受力，而不至于出现只有部分叶板能够受到大效能的波浪冲击导致能量浪费的情形。

同时，如图6、图7所示，反流壁200的边缘内侧的对称轴上设置有反流鼻201；反流鼻201的两侧为内凹的弧形。反流鼻201把两侧流向反流壁200的流体导流向导流岛，避免两侧流体在反流壁200中间对撞，减少能量消耗损失。

沟槽301和反流鼻201之间设置有导流槽202，导流槽202朝向反流鼻201的一端为宽口，朝向沟槽301的一端为窄口。导流槽202整体上为背宽前小的喇叭形状、背高前低的结构、上宽下窄的形状。导流槽202把反流壁200流向导流岛的波浪再次聚焦导流到沟槽301上，能够进一步增强能量密度。导流槽202能在小潮水或退潮情况下发挥更大作用。

在本实施例中，摆动式海浪发电装置的能量储存器、电力输送系统、管理设备工作厂房、能量转化机构和发电机等装置可以安装在导流岛上。设备施工安装方便，后期维护成本低。

如图9所示，在本实施例中，能量转化机构采用液压储能装置，包括：液压泵501、第一单向阀502、第二单向阀503、第三单向阀506、第四单向阀507、油箱504、储能器510、稳压阀505、液压马达508和变速箱509；液压泵501连接叶板组件401的摆臂（对于履带式流水发电装置则是齿轮箱连接液压泵501），经第一单向阀502、油箱504和第四单向阀507连接液压马达508，并经第二单向阀503、储能器510、稳压阀505和第三单向阀506连接液压马达508，从而构成回路；液压马达508经变速箱509连接发电机。即通过储能器510将叶板组件401的机械能转化为液压能进行储存，并通过液压马达508输出进行发电。

由于近海或河流都比较浅，如果直接在水底用气囊或液囊513储能，压力不够。本实施例通过引水管道512引入水源作为气囊或液囊513外力的压强来源，可以弥补这方面的不足。如图10所示，在本实施例中，储能器510为深井储能器；深井储能器包括深井511、引水管道512、液囊513、液囊仓514和管线515；深井511垂直开设在岛状结构300上；引水管道512内设有沉砂槽517，其内侧端连接深井511的侧壁，外侧端开设在岛状结构300的侧部，外侧端带有阀门和隔离网，并位于水位下方；液囊仓514位于深井511底部，液囊513通过固定支架516固定在液囊仓514内；液囊513顶部通过管线515延伸出深井511顶部；管线515分别连接第二单向阀503和稳压阀505。隔离网主要隔离海洋生物或其他污染物，沉沙槽主要是隔离泥沙作用，不让泥沙进入深井511。

如图11-图13所示，在深海的应用场景下，可以采用第二个实施例的方案，其储能器510为深海储能器；深海储能器包括液囊513、液囊仓514和管线515。其中，液囊仓514位于海底，液囊513通过固定支架516固定在液囊仓514内；液囊513顶部通过管线515延伸至岛状结构300上；管线515分别连接第二单向阀503和稳压阀505；液囊仓514的外部覆盖有混凝土网格罩518，混凝土网格罩518的作用在于增加整体密度，避免浮起，同时网格可以让海水水压对液囊513产生压力，也能有效保护液囊513不被海洋生物破坏。

如图14-图16所示，在本发明的第三个实施例中，其与前两个实施例的区别在于：采用n组平行排列的导流岛和摆动式海浪发电装置，能够更有效地利用更大规模的引流体100和反流壁200构成的围挡结构当中的能量，同时，也能够有效降低大规模采用本发明方案的成本，对于每一组导流岛可以单独配置一个导流槽202以增强效果。

在本实施例中，能量转化机构包括：n个液压泵501、n个第一单向阀502、n个第二单向阀503、第三单向阀506、第四单向阀507、两个第五单向阀、两个第六单向阀、油箱504、两个开关阀、两个储能器510、两个可调节流阀、控制器、液压马达508和变速箱509；每一摆动式海浪发电装置的液压泵501连接对应的叶板组件401的摆臂，经第一单向阀502、油箱504和第四单向阀507连接液压马达508，并经第二单向阀503、储能结构和第三单向阀506连接液压马达508；液压马达508经变速箱509连接发电机。储能结构包括相并联的依次连接的开关阀a521、第五单向阀a522、储能器a523、第六单向阀a524和可调节流阀a525，以及开关阀b531、第五单向阀b532、储能器b533、第六单向阀b534和可调节流阀b535；开关阀a521、开关阀b531、可调节流阀a525和可调节流阀b535分别连接控制器540。

储能器a523和储能器b533在功能上扩充了储能的上限且互为主备。当其中一个进行能量输出时，另一个则作为储能装置，将能量输出和输入的功能进行隔离，从而避免振波的产生。这样的过程通过控制器540进行控制和切换。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的增强型波浪发电装置，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。