專利名稱：一種新型海洋聚波發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋波能開發(fā)利用技術(shù)，同時(shí)涉及水力水擊理論和水力發(fā)電技術(shù)，具體講是提供一種新型海洋聚波發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
隨著傳統(tǒng)礦物能源的日漸短缺以及由于礦物能源大量使用而帶來的日趨嚴(yán)重的環(huán)境污染，世界上許多國家，已將大力研究開發(fā)海洋能、太陽能和風(fēng)能等環(huán)保潔凈能源做為制定國家能源戰(zhàn)略的重要組成部分。我國是能源第二消耗大國，解決能源問題已經(jīng)成為保持我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重中之重。我國有著豐富的海洋能源資源，大陸海岸線長達(dá)18000多千米，擁有6500多個(gè)島嶼，海島的海岸線總長達(dá)14000多千米，海域面積達(dá)470萬平方千米，海洋能量儲量達(dá)5億多千瓦。可以說，如此豐富的綠色環(huán)保潔凈能源為我國社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了足夠的戰(zhàn)略儲備，然而在目前，我國對于這一綠色能源的開發(fā)利用率卻很低，還不到0.005％。造成這種狀態(tài)的原因盡管是多方面的，但是主要原因還是不能針對海洋能源分布分散，能量密度低和受自然環(huán)境影響大的特點(diǎn)，研究開發(fā)出相適應(yīng)的開采利用技術(shù)。我國對海洋能源的研究開發(fā)雖然已有40多年的歷史，也先后建設(shè)了諸如浙江江廈潮汐試驗(yàn)電站、珠江口大萬山島波力試驗(yàn)電站等工程，但直到現(xiàn)在，對海洋能源的開發(fā)利用技術(shù)的研究還不夠成熟，依然存在著許多問題，其中阻礙海洋能源開發(fā)利用市場化規(guī)?；\(yùn)作的主要問題，還是工程建設(shè)開發(fā)利用成本太高，難以進(jìn)行大規(guī)模的能源聚集開采。具體到海洋波能開發(fā)問題，情況也是這樣，在國內(nèi)外，雖進(jìn)行了多年的研究探索，但并未取得實(shí)質(zhì)性的突破和發(fā)展。目前從國內(nèi)外研究狀況來看，波能發(fā)電裝置主要有三種(1)振蕩水柱式波浪發(fā)電裝置。在我國廣東、葡萄牙和英國等國家先后共建設(shè)了數(shù)十座振蕩水柱式波浪發(fā)電站，該發(fā)電站的優(yōu)點(diǎn)在于它以氣室里的空氣作媒介傳遞波能，避免較脆弱的機(jī)電部分直接與波浪接觸，降低了波浪的破壞機(jī)率，使裝置的可靠性增加。但該類電站的缺點(diǎn)是建造費(fèi)用昂貴、施工困難，它需要建造氣室，建造氣室所花費(fèi)用均占總費(fèi)用的1/3以上，而且該類電站是通過壓縮空氣驅(qū)動空氣透平機(jī)做功，往復(fù)流中空氣透平效率較低。因此振蕩水柱式波浪發(fā)電裝置由于造價(jià)昂貴，轉(zhuǎn)換效率較低兩大缺點(diǎn)，致使用戶難以承受，不易形成市場。(2)擺式波浪發(fā)電站。與震蕩水柱式不同，它是利用波浪推動一個(gè)擺板，通過油壓傳動系統(tǒng)帶動發(fā)電，如日本在北海道建設(shè)的80KW擺式電站和中國在山東大管島建設(shè)的30kw擺式電站，同樣存在建造費(fèi)用昂貴、轉(zhuǎn)換效率低等缺點(diǎn)。(3)聚波水庫式發(fā)電站。在1986年挪威建造了一座350kw的聚波水庫式水電站，電站建有一個(gè)開口的喇叭形聚波器和逐漸變窄的鍥形導(dǎo)槽，當(dāng)波浪進(jìn)入鍥形導(dǎo)槽寬闊的一端向里傳播時(shí)，波高不斷地被放大，直至波峰溢過邊墻，將波浪能轉(zhuǎn)換成勢能。這種發(fā)電方式的優(yōu)點(diǎn)在于波浪的轉(zhuǎn)換沒有活動部件，可靠性好，維護(hù)費(fèi)用低具出力穩(wěn)定，不受波高和周期的影響，較前者建設(shè)費(fèi)用雖有所降低，但同樣存在著由于波浪能在向勢能轉(zhuǎn)換時(shí)水頭較低，而使轉(zhuǎn)換效率較低的問題。分析研究國內(nèi)外對海洋能源的開發(fā)利用現(xiàn)狀不難看出，要想使海洋能源開發(fā)利用建設(shè)有一個(gè)長足的發(fā)展，大幅提高能量轉(zhuǎn)換聚集效率，降低工程建設(shè)開發(fā)利用成本至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對海洋波能分布分散、能量密度較低，且受自然環(huán)境影響較大的特點(diǎn)，提出一種新型海洋聚波式發(fā)電裝置，該裝置不僅可以通過大幅度提高勢能轉(zhuǎn)換水頭，提高波能轉(zhuǎn)換效率，而且還具有運(yùn)行可靠性高，工程建設(shè)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種新型海洋聚波式發(fā)電技術(shù)裝置，它包括聚波系統(tǒng)、波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)和水力發(fā)電系統(tǒng)。其中聚波系統(tǒng)是由導(dǎo)波墻、隔波回流墻和喇叭形進(jìn)水管所組成，導(dǎo)波墻和喇叭形進(jìn)水管的喇叭口側(cè)連接在一起，隔波回流墻和喇叭口形進(jìn)水管的末端口側(cè)連接在一起。聚波系統(tǒng)的作用就是通過導(dǎo)波墻，將一個(gè)較大范圍內(nèi)的海洋波能聚集到喇叭口形進(jìn)水管中，并以動能的形式而存在。波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)是由電動閘閥、水擊閥、穩(wěn)壓罐、穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥、穩(wěn)壓罐進(jìn)水管和穩(wěn)壓罐出水管所組成，電動閘閥安裝在喇叭口形進(jìn)水管的末端，水擊閥安裝在喇叭口形進(jìn)水管的次末端，穩(wěn)壓罐進(jìn)水管安裝在水擊閥的前端點(diǎn)，并和喇叭口形進(jìn)水管相連通，穩(wěn)壓罐出水管和水庫相連通；穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥安裝在穩(wěn)壓罐進(jìn)水管的末端；隔波回流墻和喇叭口形進(jìn)水管的出口端連接在一起。波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的作用就是，將在喇叭口形進(jìn)水管中聚集的波能轉(zhuǎn)換成水的勢能。水力發(fā)電系統(tǒng)是由水庫、水輪發(fā)電機(jī)組及輔助設(shè)備所組成，水輪機(jī)進(jìn)水管和水庫相聯(lián)通，尾水管和海洋相連通。水力發(fā)電系統(tǒng)的作用是儲蓄由波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)提供的具有一定勢能的水能，并將水庫儲蓄的水能按照電網(wǎng)發(fā)電調(diào)峰調(diào)度要求轉(zhuǎn)換成電能。
該發(fā)明的工作原理是這樣的當(dāng)波浪在海洋中傳播進(jìn)入導(dǎo)波墻范圍時(shí)，波浪在導(dǎo)波墻的作用下，進(jìn)行聚集并進(jìn)入喇叭口形進(jìn)水管，由于水管斷面逐漸縮小，進(jìn)入喇叭口形進(jìn)水管的波浪水流流速不斷增加，當(dāng)波浪水流流到喇叭口形進(jìn)水管的末端時(shí)，由于水流流速很高，在高速水流的沖擊下，水擊閥門迅速關(guān)閉，根據(jù)水力學(xué)水擊理論，這時(shí)喇叭口形進(jìn)水管中瞬間會產(chǎn)生強(qiáng)大的水擊壓力，這時(shí)管中強(qiáng)大的水擊壓力會迅速將穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥打開，喇叭口形進(jìn)水管中的高壓水流通過單向進(jìn)水閥大量涌入穩(wěn)壓罐中，由于穩(wěn)壓罐中裝有一定量的空氣，這時(shí)空氣首先被大量涌入穩(wěn)壓罐中的高壓水流壓縮，穩(wěn)壓罐中的水在壓縮空氣的反作用力的作用下，水壓增加，這時(shí)高壓水通過穩(wěn)壓罐出水管進(jìn)入水庫。隨著喇叭口形進(jìn)水管中的大量水流進(jìn)入穩(wěn)壓罐，管中壓力迅速降低，水擊閥打開，穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥自動關(guān)閉，由于這時(shí)喇叭口進(jìn)水管中的壓力較低，在導(dǎo)波墻范圍內(nèi)的波浪又開始進(jìn)入喇叭口進(jìn)水管中，又開始重復(fù)以上過程。這樣循環(huán)往復(fù)，即可使海水在波浪的作用下，不斷提升到水庫中，水庫將具有一定勢能的水進(jìn)行儲蓄，水輪發(fā)電機(jī)組再根據(jù)電網(wǎng)發(fā)電調(diào)峰調(diào)度要求，將水庫儲蓄的水能轉(zhuǎn)化成電能。
該發(fā)明具有一定的新穎性，具體體現(xiàn)在在申請日以前沒有同樣的發(fā)明或者實(shí)用新型，在國內(nèi)外出版物上公開發(fā)表過，在國內(nèi)外公開使用過或者以其它方式為公眾所知，也沒有同樣的發(fā)明或?qū)嵱眯滦陀伤讼驅(qū)＠痔岢鲞^申請并且記載在申請日以后公布的專利申請文件中。
該發(fā)明也具有一定的創(chuàng)造性，具體體現(xiàn)在在申請日以前，國內(nèi)外海洋聚波發(fā)電裝置聚波勢能轉(zhuǎn)換水頭，一般均較低，均在9米以下。該發(fā)明利用水力水錘原理進(jìn)行波能勢能轉(zhuǎn)換，可以使聚波勢能轉(zhuǎn)換水頭大幅度提高，可達(dá)35～50m，這樣不僅可以大幅度降低開發(fā)建設(shè)投資，而且還可以使波能勢能轉(zhuǎn)換效率大幅提高。該發(fā)明和目前國內(nèi)外普遍采用的海洋聚波發(fā)電裝置相比，具有突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著的進(jìn)步。
該發(fā)明也具有一定的實(shí)用性，具體體現(xiàn)在該發(fā)明能夠制造或者使用，并且能夠產(chǎn)生以下積極有益的效果(1)本發(fā)明利用水力水錘原理對海洋波能進(jìn)行勢能轉(zhuǎn)換，可以使聚波勢能轉(zhuǎn)換水頭大幅度提高，可達(dá)35～50m，這樣不僅可以大幅度降低開發(fā)建設(shè)投資，而且還可以使波能勢能轉(zhuǎn)換效率大幅提高。
(2)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、基本上無運(yùn)動部件，具有較強(qiáng)的抗風(fēng)暴風(fēng)浪的能力，運(yùn)動可靠性高，維護(hù)費(fèi)用低，出力穩(wěn)定，不受波高和周期的影響。
(3)本發(fā)明利用海洋波能進(jìn)行水力發(fā)電，不僅具有環(huán)保、運(yùn)行成本低廉特點(diǎn)，而且還具有所發(fā)電能質(zhì)優(yōu)，可以進(jìn)行電網(wǎng)調(diào)峰，這樣還可以大幅度提高海洋聚波發(fā)電技術(shù)裝置的社會經(jīng)濟(jì)效益。
(4)該發(fā)明可以在大陸海岸線或海島海岸線修建大中小型各類型波能水力發(fā)電工程，它不僅可以為沿海居民、海島居民或守衛(wèi)海島的戰(zhàn)士提供電力供應(yīng)，還可以為電網(wǎng)輸送峰荷電能。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例平面圖。
圖2是圖1的縱斷面剖視圖。
圖中，1.導(dǎo)波墻 2.喇叭口形進(jìn)水管 3.水擊閥 4.電動閘閥 5.穩(wěn)壓罐 6.穩(wěn)壓罐出水管 7.隔波回流墻 8.水庫 9.水輪發(fā)電機(jī)組10.水輪機(jī)進(jìn)水管 11.水輪機(jī)尾水管 12.穩(wěn)壓罐進(jìn)水管 13.穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥。
具體實(shí)施方法在圖1和圖2中，導(dǎo)波墻1由鋼筋混凝土建造在淺海中，和喇叭口形進(jìn)水管2的喇叭口側(cè)連接在一起，喇叭口形進(jìn)水管2是由防腐鋼管制造而成，進(jìn)水口處斷面較大，出水口處斷面較小，并形成逐漸收縮狀，安裝在淺海中，水擊閥3安裝在喇叭口形進(jìn)水管2次末端，該閥在較大水流流速的沖擊下可以快速關(guān)閉，在自重力的作用下可以快速打開。電動閘閥4安裝在喇叭口形進(jìn)水管2的末端，其作用是通過打開和關(guān)閉控制喇叭口形進(jìn)水管2的工作運(yùn)行狀態(tài)。穩(wěn)壓罐5是由鋼筋混凝土澆注或防腐鋼板焊接而成，穩(wěn)壓罐進(jìn)水管12安裝在穩(wěn)壓罐5的下端，穩(wěn)壓罐出水管6安裝在穩(wěn)壓罐5中部一側(cè)。穩(wěn)壓罐出水管6和水庫8相連通。穩(wěn)壓罐進(jìn)水管12和喇叭口形進(jìn)水管2相連通。隔波回流墻7由鋼筋混凝土建造而成，和喇叭口形進(jìn)水管2出水口處連接在一起，其作用就是保證從喇叭口形進(jìn)水管2流出的水流順暢回流海洋。水庫8建在海灣或淺海處，其作用就是儲蓄水能，通過水輪發(fā)電機(jī)組9為用戶或電網(wǎng)提供電能。水輪發(fā)電機(jī)組9安裝在水電站主廠房內(nèi)，可以根+據(jù)裝機(jī)容量及單臺出力設(shè)置若干臺水輪發(fā)電機(jī)組9。水輪機(jī)進(jìn)水管10和水庫8相連通，水輪機(jī)尾水管11和海洋相連通。穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥13安裝在穩(wěn)壓罐進(jìn)水管12的末端，其作用就是只允許水流從穩(wěn)壓罐進(jìn)水管12進(jìn)入穩(wěn)壓罐5，不允許水流從穩(wěn)壓罐5通過穩(wěn)壓罐進(jìn)水管12回流。
在上述圖示中，雖然列舉了本發(fā)明較佳實(shí)施例進(jìn)行了說明，但眾所周知，不應(yīng)由該實(shí)施例反而限制了本發(fā)明的權(quán)力保護(hù)范圍，亦即，任何熟悉該發(fā)明創(chuàng)新點(diǎn)的工程技術(shù)科學(xué)研究人員，若應(yīng)用本發(fā)明主要之特征，進(jìn)行若干細(xì)節(jié)的變動，皆仍應(yīng)屬于本發(fā)明的專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種新型海洋聚波發(fā)電裝置，其特征在于該裝置包括由導(dǎo)波墻(1)、喇叭口形進(jìn)水管(2)和隔波回流墻(7)所組成的聚波系統(tǒng)，由電動閘閥(4)、水擊閥(3)、穩(wěn)壓罐(5)、穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥(13)、穩(wěn)壓罐進(jìn)水管(12)和穩(wěn)壓罐出水管(6)所組成的波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，由水庫(8)、水輪發(fā)電機(jī)組(9)及輔助設(shè)備所組成的水力發(fā)電系統(tǒng)；該聚波系統(tǒng)通過穩(wěn)壓罐進(jìn)水管(12)和上述波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相連通，波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過穩(wěn)壓罐出水管(6)和上述水力發(fā)電系統(tǒng)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型海洋聚波發(fā)電裝置，其特征在于聚波系統(tǒng)中的導(dǎo)波墻(1)和喇叭口形進(jìn)水管(2)的喇叭口側(cè)連接在一起，隔波回流墻(7)和喇叭口形進(jìn)水管(2)的末端口側(cè)連接在一起；喇叭口形進(jìn)水管(2)進(jìn)水口處斷面較大，出水口處斷面較小，并形成逐漸收縮狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型海洋聚波發(fā)電裝置，其特征在于波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中的電動閘閥(4)安裝在喇叭口形進(jìn)水管(2)的末端，水擊閥(3)安裝在喇叭口形進(jìn)水管(2)的次末端，穩(wěn)壓罐(5)通過穩(wěn)壓罐進(jìn)水管(12)在水擊閥(3)的前端點(diǎn)和喇叭口形進(jìn)水管(2)相連通，穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥(13)安裝在穩(wěn)壓罐進(jìn)水管(12)的末端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種新型海洋聚波發(fā)電裝置，其特征在于水力發(fā)電系統(tǒng)中的水庫(8)和穩(wěn)壓罐出水管(6)相連通，水輪機(jī)進(jìn)水管(10)和水庫(8)相連通，尾水管(11)和海洋相連通。
全文摘要
一種新型海洋聚波發(fā)電裝置，屬于海洋能開發(fā)利用技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括由導(dǎo)波墻(1)、喇叭口形進(jìn)水管(2)和隔波回流墻(7)所組成的聚波系統(tǒng)，由電動閘閥(4)、水擊閥(3)、穩(wěn)壓罐(5)、穩(wěn)壓罐單向進(jìn)水閥(13)、穩(wěn)壓罐進(jìn)水管(12)和穩(wěn)壓罐出水管(6)所組成的波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，由水庫(8)、水輪發(fā)電機(jī)組(9)及輔助設(shè)備所組成的水力發(fā)電系統(tǒng)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是該聚波系統(tǒng)通過穩(wěn)壓罐進(jìn)水管(12)和上述波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)相連通，波能勢能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過穩(wěn)壓罐出水管(6)和上述水力發(fā)電系統(tǒng)相連通。同現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、效率高、運(yùn)行成本低、可操作性較強(qiáng)的特點(diǎn)。它可以有效的利用海洋波能進(jìn)行調(diào)峰發(fā)電。
文檔編號F03B13/14GK1862007SQ200610086870
公開日2006年11月15日 申請日期2006年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月22日
發(fā)明者路金喜, 杜貴榮, 劉玉春, 趙勝利, 路新利, 關(guān)占良, 劉宏權(quán), 胡曉飛, 董淑惠, 陳建起, 關(guān)柯, 張文麗 申請人:河北農(nóng)業(yè)大學(xué)