一种可控发电的波浪能发电装置及方法与流程

本申请涉及波浪发电，具体而言，涉及一种可控发电的波浪能发电装置及方法。

背景技术：

1、波浪能发电是将波浪能转换为电能的过程，其作为一种环保的新能源备受关注。现有的波浪能发电系统主要包括震荡水柱式发电系统、震荡浮子式发电系统和越浪式发电系统。越浪式发电系统由于波浪需要经过收缩波道或斜坡的收集才能形成一定水头，对地形有要求且在小波浪的条件下效率较低，整体受地形限制且实施成本高。震荡水柱式发电系统则是通过使水柱在波浪的作用下做上下往复运动，水柱的往复运动导致水柱自由表面上部的空气产生振荡运动，将空气的动能转换为电能的过程，整个发电过程受波浪的周期性影响，电能输出不稳定。现有的震荡浮子式发电系统是通过浮体运动带动传动装置运动，传动装置与发电机连接，发电机将传动装置传递过来的机械能转换为电能，整个发电过程装机量小，且同样受波浪的周期性影响，电能输出存在不稳定的问题。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种可控发电的波浪能发电装置及方法，其解决了现有技术中波浪能发电装置装机量小、发电过程受波浪的周期性影响，电能输出存在不稳定的技术问题。

2、第一方面，提供了一种可控发电的波浪能发电装置，包括：

3、获能体，直接与海水接触，配置为在波浪能作用下输出机械能；

4、气室，其顶部开设有进气孔和排气孔，靠近所述进气孔设有进气阀，外界气体可通过所述进气阀进入所述气室内，所述气室的底部开设有进流孔和排流孔；

5、流体箱，位于所述气室的下方，所述流体箱的内部存储有预设体积的流体，所述流体箱的顶部开设有可与所述排流孔连通的回流孔，所述排流孔与回流孔之间设有第一阀门，所述流体箱的底部开设有出流孔；

6、流体传动装置，被配置为受所述获能体输出的机械能驱动，所述出流孔通过所述流体传动装置与所述进流孔连通，在所述流体传动装置的驱动下，所述流体箱内的流体从所述出流孔流出，沿所述进流孔输送至所述气室内，进入气室的流体压缩气室内的气体；

7、储气室，其入口与所述气室的排气孔连通，在所述气室的气体被压缩至预设压力时，所述气室内的气体沿排气孔被排出并存储在储气室内；在所述气室内的气体被排出后，打开进气阀和第一阀门，外界气体通过所述进气孔进入气室内，气室内的部分或全部流体从所述排流孔排出，沿所述回流孔回流至所述流体箱内以用于再次输送至所述气室内；

8、辅热装置，与所述储气室的出口连通，被配置为利用气体被压缩时释放的热量将从所述储气室释放的压缩空气加热至预定温度；

9、膨胀机，与所述辅热装置连通，被配置为将加热后的压缩空气转换为膨胀机械能；

10、发电机，与所述膨胀机连接，被配置为接收所述膨胀机的膨胀机械能并将膨胀机械能转换为电能。

11、在一种实施方案中，所述气室内设有柔性隔膜，所述柔性隔膜至少覆盖所述进气孔和排气孔布置，并与所述气室的顶部共同围设出气体区域，所述柔性隔膜与所述气室的底部之间围设出流体区域，流体区域内的流体通过柔性隔膜压缩气室内的气体。

12、在一种实施方案中，所述获能体与流体传动装置之间设置连杆和支撑结构平台，所述获能体和流体传动装置分别设置在连杆的两端，支撑结构平台支撑在所述连杆的中部预定位置，所述获能体随波浪上下浮动输出机械能，并通过连杆带动流体传动装置传动。

13、在一种实施方案中，所述流体传动装置为齿轮泵。

14、在一种实施方案中，靠近所述气室的排气孔设有单向阀，在所述气室的气体被压缩至大于所述储气室内的压力时，所述气室内的气体从排气孔排出并存储在储气室内。

15、在一种实施方案中，所述获能体、气室、流体箱、流体传动装置和储气室的数量均为多个，每个气室的进流孔可通过多个流体传动装置与所述出流孔连通，每个储气室的入口可与多个气室的排气孔连通。

16、在一种实施方案中，靠近所述储气室的出口设有排气阀，需要发电时，所述排气阀处于打开状态，所述储气室内的压缩气体通过排气阀释放到所述辅热装置，发电结束后，所述排气阀处于关闭状态。

17、在一种实施方案中，还包括换热器和储热装置，所述换热器布置在所述气室的排气孔处以回收压缩过程中产生的热量，所述换热器通过管道与所述储热装置连接，所述储热装置靠近所述辅热装置布置，所述储热装置内收集有来自所述换热器的热量，并用于所述辅热装置加热从所述储气室释放的压缩气体。

18、根据本申请的第二方面，还提供了一种可控发电的波浪能发电方法，包括利用如第一方面中任一种实施方案所述的可控发电的波浪能发电装置，包括如下步骤：

19、储气过程，先关闭进气阀和第一阀门，获能体直接与海水接触，在波浪能作用下输出机械能，获能体的运动带动流体传动装置传动，在所述流体传动装置的驱动下，所述流体箱内的流体从所述出流孔流出，沿所述进流孔输送至所述气室内，进入气室的流体压缩气室内的气体，当气体被压缩至预设压力时，气体沿排气孔被排出并存储在储气室内，同时将压缩空气过程中产生的热量收集存储起来；在所述气室内的气体被排出后，再打开进气阀和第一阀门，外界气体通过所述进气孔进入气室内，气室内的部分或全部流体从所述排流孔排出，沿所述回流孔回流至所述流体箱内以用于再次输送至所述气室内；

20、放气过程，当需要发电时，打开储气室的出口，压缩空气先经过辅热装置，辅热装置利用压缩过程中收集的热量将压缩空气加热到预定温度，再进入膨胀机，压缩气体推动膨胀机旋转，将压缩气体的压力能转换成膨胀机的膨胀机械能，膨胀机带动发电机旋转发电，发电机将膨胀机的膨胀机械能转换为电能。

21、本申请中的可控发电的波浪能发电装置及方法具有的有益效果：

22、1、通过设置一系列结构，将波浪能转换为压缩空气的压力能储存起来，即将不稳定的波浪能有效存储起来，以稳定的电能对外输出，实现将不连续的电能输出转为稳定连续的电能输出；可以广泛应用于海面之上，规模可以做到很大，整个储能系统可以持续数小时或者数天，甚至更长时间。

23、2、整个装置的储能的介质是空气，不会发生爆炸，可靠性高、安全性好，并且可以有效提高波浪能的利用率。

24、3、保证了电网系统的安全性，同时可以给电网系统充当调峰电源，为电网系统提供转动惯量。

技术特征：

1.一种可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，所述气室内设有柔性隔膜，所述柔性隔膜至少覆盖所述进气孔和排气孔布置，并与所述气室的顶部共同围设出气体区域，所述柔性隔膜与所述气室的底部之间围设出流体区域，流体区域内的流体通过柔性隔膜压缩气室内的气体。

3.根据权利要求1所述的可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，所述获能体与流体传动装置之间设置连杆和支撑结构平台，所述获能体和流体传动装置分别设置在连杆的两端，支撑结构平台支撑在所述连杆的中部预定位置，所述获能体随波浪上下浮动输出机械能，并通过连杆带动流体传动装置传动。

4.根据权利要求3所述的可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，所述流体传动装置为齿轮泵。

5.根据权利要求1所述的可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，靠近所述气室的排气孔设有单向阀，在所述气室的气体被压缩至大于所述储气室内的压力时，所述气室内的气体从排气孔排出并存储在储气室内。

6.根据权利要求1所述的可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，所述获能体、气室、流体箱、流体传动装置和储气室的数量均为多个，每个气室的进流孔可通过多个流体传动装置与所述出流孔连通，每个储气室的入口可与多个气室的排气孔连通。

7.根据权利要求1所述的可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，靠近所述储气室的出口设有排气阀，需要发电时，所述排气阀处于打开状态，所述储气室内的压缩气体通过排气阀释放到所述辅热装置，发电结束后，所述排气阀处于关闭状态。

8.根据权利要求1所述的可控发电的波浪能发电装置，其特征在于，还包括换热器和储热装置，所述换热器布置在所述气室的排气孔处以回收压缩过程中产生的热量，所述换热器通过管道与所述储热装置连接，所述储热装置靠近所述辅热装置布置，所述储热装置内收集有来自所述换热器的热量，并用于所述辅热装置加热从所述储气室释放的压缩气体。

9.一种可控发电的波浪能发电方法，其特征在于，包括利用如权利要求1-8中任一项所述的可控发电的波浪能发电装置，包括如下步骤：

技术总结
本申请提供一种可控发电的波浪能发电装置及方法，包括获能体、气室、流体箱、流体传动装置、辅热装置、膨胀机和发电机，通过将获能体的机械能先转换为空气压力能储存起来，再通过释放空气压力能转换为机械能，利用机械能再发电的过程，能量转换过程：波浪能—机械能—空气压力能—机械能—电能，实现利用波浪能稳定输出可控的电能。

技术研发人员：马文明,石明,李青芯,田会元,肖晶晶,魏务卿,向曙光,杨睿瑞,殷岳,杨载涛,王加君,肖可风,贺露露,杨郭凌子,马星淼,杜凯
受保护的技术使用者：上海勘测设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15