专利名称：一种新型海洋聚波发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及海洋波能开发利用技术，同时涉及水力水击理论和水力发电技术，具体讲是提供一种新型海洋聚波发电装置。
背景技术：
随着传统矿物能源的日渐短缺以及由于矿物能源大量使用而带来的日趋严重的环境污染，世界上许多国家，已将大力研究开发海洋能、太阳能和风能等环保洁净能源做为制定国家能源战略的重要组成部分。我国是能源第二消耗大国，解决能源问题已经成为保持我国社会经济可持续发展的重中之重。我国有着丰富的海洋能源资源，大陆海岸线长达18000多千米，拥有6500多个岛屿，海岛的海岸线总长达14000多千米，海域面积达470万平方千米，海洋能量储量达5亿多千瓦。可以说，如此丰富的绿色环保洁净能源为我国社会经济的可持续发展提供了足够的战略储备，然而在目前，我国对于这一绿色能源的开发利用率却很低，还不到0.005％。造成这种状态的原因尽管是多方面的，但是主要原因还是不能针对海洋能源分布分散，能量密度低和受自然环境影响大的特点，研究开发出相适应的开采利用技术。我国对海洋能源的研究开发虽然已有40多年的历史，也先后建设了诸如浙江江厦潮汐试验电站、珠江口大万山岛波力试验电站等工程，但直到现在，对海洋能源的开发利用技术的研究还不够成熟，依然存在着许多问题，其中阻碍海洋能源开发利用市场化规模化运作的主要问题，还是工程建设开发利用成本太高，难以进行大规模的能源聚集开采。具体到海洋波能开发问题，情况也是这样，在国内外，虽进行了多年的研究探索，但并未取得实质性的突破和发展。目前从国内外研究状况来看，波能发电装置主要有三种(1)振荡水柱式波浪发电装置。在我国广东、葡萄牙和英国等国家先后共建设了数十座振荡水柱式波浪发电站，该发电站的优点在于它以气室里的空气作媒介传递波能，避免较脆弱的机电部分直接与波浪接触，降低了波浪的破坏机率，使装置的可靠性增加。但该类电站的缺点是建造费用昂贵、施工困难，它需要建造气室，建造气室所花费用均占总费用的1/3以上，而且该类电站是通过压缩空气驱动空气透平机做功，往复流中空气透平效率较低。因此振荡水柱式波浪发电装置由于造价昂贵，转换效率较低两大缺点，致使用户难以承受，不易形成市场。(2)摆式波浪发电站。与震荡水柱式不同，它是利用波浪推动一个摆板，通过油压传动系统带动发电，如日本在北海道建设的80KW摆式电站和中国在山东大管岛建设的30kw摆式电站，同样存在建造费用昂贵、转换效率低等缺点。(3)聚波水库式发电站。在1986年挪威建造了一座350kw的聚波水库式水电站，电站建有一个开口的喇叭形聚波器和逐渐变窄的锲形导槽，当波浪进入锲形导槽宽阔的一端向里传播时，波高不断地被放大，直至波峰溢过边墙，将波浪能转换成势能。这种发电方式的优点在于波浪的转换没有活动部件，可靠性好，维护费用低具出力稳定，不受波高和周期的影响，较前者建设费用虽有所降低，但同样存在着由于波浪能在向势能转换时水头较低，而使转换效率较低的问题。分析研究国内外对海洋能源的开发利用现状不难看出，要想使海洋能源开发利用建设有一个长足的发展，大幅提高能量转换聚集效率，降低工程建设开发利用成本至关重要。
发明内容
本发明的目的是针对海洋波能分布分散、能量密度较低，且受自然环境影响较大的特点，提出一种新型海洋聚波式发电装置，该装置不仅可以通过大幅度提高势能转换水头，提高波能转换效率，而且还具有运行可靠性高，工程建设成本低的优点。
本发明的目的是这样实现的一种新型海洋聚波式发电技术装置，它包括聚波系统、波能势能转换系统和水力发电系统。其中聚波系统是由导波墙、隔波回流墙和喇叭形进水管所组成，导波墙和喇叭形进水管的喇叭口侧连接在一起，隔波回流墙和喇叭口形进水管的末端口侧连接在一起。聚波系统的作用就是通过导波墙，将一个较大范围内的海洋波能聚集到喇叭口形进水管中，并以动能的形式而存在。波能势能转换系统是由电动闸阀、水击阀、稳压罐、稳压罐单向进水阀、稳压罐进水管和稳压罐出水管所组成，电动闸阀安装在喇叭口形进水管的末端，水击阀安装在喇叭口形进水管的次末端，稳压罐进水管安装在水击阀的前端点，并和喇叭口形进水管相连通，稳压罐出水管和水库相连通；稳压罐单向进水阀安装在稳压罐进水管的末端；隔波回流墙和喇叭口形进水管的出口端连接在一起。波能势能转换系统的作用就是，将在喇叭口形进水管中聚集的波能转换成水的势能。水力发电系统是由水库、水轮发电机组及辅助设备所组成，水轮机进水管和水库相联通，尾水管和海洋相连通。水力发电系统的作用是储蓄由波能势能转换系统提供的具有一定势能的水能，并将水库储蓄的水能按照电网发电调峰调度要求转换成电能。
该发明的工作原理是这样的当波浪在海洋中传播进入导波墙范围时，波浪在导波墙的作用下，进行聚集并进入喇叭口形进水管，由于水管断面逐渐缩小，进入喇叭口形进水管的波浪水流流速不断增加，当波浪水流流到喇叭口形进水管的末端时，由于水流流速很高，在高速水流的冲击下，水击阀门迅速关闭，根据水力学水击理论，这时喇叭口形进水管中瞬间会产生强大的水击压力，这时管中强大的水击压力会迅速将稳压罐单向进水阀打开，喇叭口形进水管中的高压水流通过单向进水阀大量涌入稳压罐中，由于稳压罐中装有一定量的空气，这时空气首先被大量涌入稳压罐中的高压水流压缩，稳压罐中的水在压缩空气的反作用力的作用下，水压增加，这时高压水通过稳压罐出水管进入水库。随着喇叭口形进水管中的大量水流进入稳压罐，管中压力迅速降低，水击阀打开，稳压罐单向进水阀自动关闭，由于这时喇叭口进水管中的压力较低，在导波墙范围内的波浪又开始进入喇叭口进水管中，又开始重复以上过程。这样循环往复，即可使海水在波浪的作用下，不断提升到水库中，水库将具有一定势能的水进行储蓄，水轮发电机组再根据电网发电调峰调度要求，将水库储蓄的水能转化成电能。
该发明具有一定的新颖性，具体体现在在申请日以前没有同样的发明或者实用新型，在国内外出版物上公开发表过，在国内外公开使用过或者以其它方式为公众所知，也没有同样的发明或实用新型由他人向专利局提出过申请并且记载在申请日以后公布的专利申请文件中。
该发明也具有一定的创造性，具体体现在在申请日以前，国内外海洋聚波发电装置聚波势能转换水头，一般均较低，均在9米以下。该发明利用水力水锤原理进行波能势能转换，可以使聚波势能转换水头大幅度提高，可达35～50m，这样不仅可以大幅度降低开发建设投资，而且还可以使波能势能转换效率大幅提高。该发明和目前国内外普遍采用的海洋聚波发电装置相比，具有突出的实质性特点和显著的进步。
该发明也具有一定的实用性，具体体现在该发明能够制造或者使用，并且能够产生以下积极有益的效果(1)本发明利用水力水锤原理对海洋波能进行势能转换，可以使聚波势能转换水头大幅度提高，可达35～50m，这样不仅可以大幅度降低开发建设投资，而且还可以使波能势能转换效率大幅提高。
(2)本发明结构简单、基本上无运动部件，具有较强的抗风暴风浪的能力，运动可靠性高，维护费用低，出力稳定，不受波高和周期的影响。
(3)本发明利用海洋波能进行水力发电，不仅具有环保、运行成本低廉特点，而且还具有所发电能质优，可以进行电网调峰，这样还可以大幅度提高海洋聚波发电技术装置的社会经济效益。
(4)该发明可以在大陆海岸线或海岛海岸线修建大中小型各类型波能水力发电工程，它不仅可以为沿海居民、海岛居民或守卫海岛的战士提供电力供应，还可以为电网输送峰荷电能。
图1是本发明实施例平面图。
图2是图1的纵断面剖视图。
图中，1.导波墙 2.喇叭口形进水管 3.水击阀 4.电动闸阀 5.稳压罐 6.稳压罐出水管 7.隔波回流墙 8.水库 9.水轮发电机组10.水轮机进水管 11.水轮机尾水管 12.稳压罐进水管 13.稳压罐单向进水阀。
具体实施方法在图1和图2中，导波墙1由钢筋混凝土建造在浅海中，和喇叭口形进水管2的喇叭口侧连接在一起，喇叭口形进水管2是由防腐钢管制造而成，进水口处断面较大，出水口处断面较小，并形成逐渐收缩状，安装在浅海中，水击阀3安装在喇叭口形进水管2次末端，该阀在较大水流流速的冲击下可以快速关闭，在自重力的作用下可以快速打开。电动闸阀4安装在喇叭口形进水管2的末端，其作用是通过打开和关闭控制喇叭口形进水管2的工作运行状态。稳压罐5是由钢筋混凝土浇注或防腐钢板焊接而成，稳压罐进水管12安装在稳压罐5的下端，稳压罐出水管6安装在稳压罐5中部一侧。稳压罐出水管6和水库8相连通。稳压罐进水管12和喇叭口形进水管2相连通。隔波回流墙7由钢筋混凝土建造而成，和喇叭口形进水管2出水口处连接在一起，其作用就是保证从喇叭口形进水管2流出的水流顺畅回流海洋。水库8建在海湾或浅海处，其作用就是储蓄水能，通过水轮发电机组9为用户或电网提供电能。水轮发电机组9安装在水电站主厂房内，可以根+据装机容量及单台出力设置若干台水轮发电机组9。水轮机进水管10和水库8相连通，水轮机尾水管11和海洋相连通。稳压罐单向进水阀13安装在稳压罐进水管12的末端，其作用就是只允许水流从稳压罐进水管12进入稳压罐5，不允许水流从稳压罐5通过稳压罐进水管12回流。
在上述图示中，虽然列举了本发明较佳实施例进行了说明，但众所周知，不应由该实施例反而限制了本发明的权力保护范围，亦即，任何熟悉该发明创新点的工程技术科学研究人员，若应用本发明主要之特征，进行若干细节的变动，皆仍应属于本发明的专利保护范围。
权利要求
1.一种新型海洋聚波发电装置，其特征在于该装置包括由导波墙(1)、喇叭口形进水管(2)和隔波回流墙(7)所组成的聚波系统，由电动闸阀(4)、水击阀(3)、稳压罐(5)、稳压罐单向进水阀(13)、稳压罐进水管(12)和稳压罐出水管(6)所组成的波能势能转换系统，由水库(8)、水轮发电机组(9)及辅助设备所组成的水力发电系统；该聚波系统通过稳压罐进水管(12)和上述波能势能转换系统相连通，波能势能转换系统通过稳压罐出水管(6)和上述水力发电系统相连通。
2.根据权利要求1所述的一种新型海洋聚波发电装置，其特征在于聚波系统中的导波墙(1)和喇叭口形进水管(2)的喇叭口侧连接在一起，隔波回流墙(7)和喇叭口形进水管(2)的末端口侧连接在一起；喇叭口形进水管(2)进水口处断面较大，出水口处断面较小，并形成逐渐收缩状。
3.根据权利要求1所述的一种新型海洋聚波发电装置，其特征在于波能势能转换系统中的电动闸阀(4)安装在喇叭口形进水管(2)的末端，水击阀(3)安装在喇叭口形进水管(2)的次末端，稳压罐(5)通过稳压罐进水管(12)在水击阀(3)的前端点和喇叭口形进水管(2)相连通，稳压罐单向进水阀(13)安装在稳压罐进水管(12)的末端。
4.根据权利要求1所述的一种新型海洋聚波发电装置，其特征在于水力发电系统中的水库(8)和稳压罐出水管(6)相连通，水轮机进水管(10)和水库(8)相连通，尾水管(11)和海洋相连通。
全文摘要
一种新型海洋聚波发电装置，属于海洋能开发利用技术领域。该装置包括由导波墙(1)、喇叭口形进水管(2)和隔波回流墙(7)所组成的聚波系统，由电动闸阀(4)、水击阀(3)、稳压罐(5)、稳压罐单向进水阀(13)、稳压罐进水管(12)和稳压罐出水管(6)所组成的波能势能转换系统，由水库(8)、水轮发电机组(9)及辅助设备所组成的水力发电系统。其结构特点是该聚波系统通过稳压罐进水管(12)和上述波能势能转换系统相连通，波能势能转换系统通过稳压罐出水管(6)和上述水力发电系统相连通。同现有技术相比，该发明具有结构简单、运行可靠、效率高、运行成本低、可操作性较强的特点。它可以有效的利用海洋波能进行调峰发电。
文档编号F03B13/14GK1862007SQ200610086870
公开日2006年11月15日 申请日期2006年6月22日 优先权日2006年6月22日
发明者路金喜, 杜贵荣, 刘玉春, 赵胜利, 路新利, 关占良, 刘宏权, 胡晓飞, 董淑惠, 陈建起, 关柯, 张文丽 申请人:河北农业大学