一种集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置

1.本实用新型涉及波浪能发电装置技术领域，特别是涉及一种集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置。


背景技术：

2.当今世界，能源需求持续增加，而化石能源储量有限，全球面临着能源短缺的危机，且化石能源的使用会导致严重的环境和气候问题。发展可再生能源是解决上述问题的最佳选择。波浪能作为海洋可再生能源的一种，具有取之不尽、用之不竭的特点。振荡水柱式波浪能发电装置具有性能可靠、结构简单的优点，是目前应用最为广泛的波浪能发电技术。
3.振荡水柱式波浪能发电装置的主体结构为一个水下开口的半淹没气室，在气室上部有气流管道连接着涡轮发电系统。在波浪作用下，气室内的水柱上下振动，迫使气室内气体在气流管道中产生往复气流，气流带动安装在气流管道内的空气透平转动，空气透平再进一步驱动发电机工作，从而实现从波能到电能的转换。
4.在实际海洋环境下，由于短周期波浪的透射能力差，与波浪能发电装置发生作用时会发生较大的反射，产生较大的波浪荷载，而气室内水柱会产生晃荡运动，一方面导致装置的能量转换效率低，另一方面威胁装置的结构安全。此前，在实际工程和海试中，不同国家、不同类型的波能装置均出现过安全事故，损失巨大。透空结构具有较好的消浪效果，被广泛应用于需要消浪的海洋工程结构中。
5.因此，为了保护波浪能发电装置，提供一种集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够有效降低短周期波浪作用产生的波浪荷载，而对发电效率高且稳定的长周期的波浪的影响很小。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
8.本实用新型提供一种集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置，包括方形环柱体、方形盖板、涡轮发电系统、气流管道、气室和透空板；
9.所述气室为由方形环柱体和方形盖板组成的空腔；所述方形环柱体是顶端和底端开口的中空的方形柱体；所述方形环柱体的背面固定在防波堤或岸堤上，所述方形环柱体朝向波浪的正面设置所述透空板，所述方形盖板设置于所述方形环柱体的顶部，所述方形盖板上设置有气流管道，所述气流管道内安装所述涡轮发电系统，所述涡轮发电系统由空气透平和发电机组成，空气透平连接发电机。
10.优选地，所述气流管道设置于所述方形盖板的中心位置。
11.优选地，所述透空板上分布有若干方形透孔，所述透空板通过高强度螺栓固定于
所述方形环柱体上。
12.优选地，所述方形环柱体、方形盖板和气流管道为高强度轻质材料，连接处由高强度不锈钢螺栓锚固。
13.本实用新型相对于现有技术取得了以下有益技术效果：
14.本实用新型提供的集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置，将振荡水柱式波浪能发电装置与防波堤或岸堤相结合，利用波浪能进行发电，减小了防波堤的建设成本；利用透空板吸收周期较小的波浪，可以有效减少装置受到的波浪荷载，提高装置的生存能力，从而减小了波浪能发电装置的维修成本；固定式的结构可以保证装置的稳定性，提高发电效率；该波浪能发电装置可以在防波堤或岸堤沿线进行布置，在提高波浪能利用率的同时，兼顾海洋工程防护设施的功能。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
16.图1为本实用新型中集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置的立体结构示意图；
17.图2为本实用新型中集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置的横向断面图；
18.图3为本实用新型中透空板的结构示意图；
19.图中：1防波堤或岸堤；2方形环柱体；3方形盖板；4涡轮发电系统；5气流管道；6气室；7透空板。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
21.本实用新型的目的是提供一种集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置，以解决现有技术存在的问题。
22.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
23.本实施例中的集成透空消浪结构的岸基式振荡水柱波浪能发电装置，如图1
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2所示，包括方形环柱体2、方形盖板3、涡轮发电系统4、气流管道5、气室6和透空板7；
24.气室6为由方形环柱体2和方形盖板3组成的空腔；方形环柱体2是顶端和底端开口的中空的方形柱体；方形环柱体2的背面固定在防波堤或岸堤1上，方形环柱体2朝向波浪的正面设置透空板7，方形盖板3设置于方形环柱体2的顶部，两者的边长相等，采用高强度不锈钢螺栓连接；方形盖板3的中心位置处设置有气流管道5，气流管道5内安装涡轮发电系统
4，涡轮发电系统4由空气透平和发电机组成，空气透平连接发电机。
25.于本具体实施例中，如图3所示，透空板7上分布有若干方形透孔，透空板7通过高强度螺栓固定于方形环柱体2上；透空板7可以在海洋环境下，保护振荡水柱式波浪能发电装置，减少维修更换的成本。
26.于本具体实施例中，方形环柱体2、方形盖板3和气流管道5为高强度轻质材料，高强度轻质材料可以选用应用广泛的马氏体不锈钢；连接处由高强度不锈钢螺栓锚固。
27.在海洋环境中，周期较短的波浪能量会由于透空板7的作用而被吸收；而周期较长的波浪会经过方形环柱体2底部透射进入方形环柱体2，驱动气室6内水柱上下振荡，从而迫使气室6内部的气体压缩和膨胀；气体的压缩和膨胀会在方形盖板3上的气流管道5内形成往复气流，进而推动涡轮发电系统4工作发电。气室6内部的水柱会有一个固定的波动频率，该频率与气室6的结构几何尺寸有关，根据目标海域的海况，选择合适尺寸的气室6使气室6内水柱振荡频率与外面波浪频率相近而产生共振，从而提高气流管道5内的气体流速和流量，进而提升发电效率。
28.方形环柱体2可以采用高强度不锈钢螺栓固定在防波堤或岸堤1上，既可以利用波浪稳定地发电，又可兼顾消能防浪的作用。
29.于本具体实施例中，方形盖板3上部的气流管道5口做平滑处理，以保证气体能够稳定进入气流管道5，减少阻力，有效提高发电效率。
30.于本具体实施例中，涡轮发电系统4在双向气流作用下均能工作(双向气流一向是气室内压强大于外界大气压，气流从里面向外流出，推动涡轮机转动发电，另一向是外界压强大于气室内压强，气流从外向里流，从另一个方向推动涡轮机转动发电)，气体在流入和流出气流管道5时都能发电，提高发电效率。
31.本实用新型应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。