一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)，包括包括儲氣箱、纜索、纜索通道、卷筒、主動輪、傳動帶、空氣壓縮泵、卷筒支架、氣缸、曲軸連桿、變速箱、儲氣箱進氣管、氣缸進氣管、傳動齒輪組、錨碇、發(fā)電機、儲氣箱分隔板、發(fā)電機組底座、電纜通道組成。本實用新型的儲氣箱可在波浪、潮汐的推動下作全方位運動，只要有波動水流可以推動浮體移動均可帶動空氣壓縮泵壓縮空氣儲存能量，再將壓縮氣體內(nèi)能通過氣缸轉(zhuǎn)換為機械能再轉(zhuǎn)換為電能，具有換能效力高、結(jié)構(gòu)簡單、電壓穩(wěn)定、造價低廉、抗風(fēng)浪強、適用范圍廣等優(yōu)點。
【專利說明】一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種海浪發(fā)電裝置，尤其涉及一種利用壓縮空氣儲存能量與均勻釋放能量的海浪發(fā)電系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]全世界常見的海浪發(fā)電方式有“浮筒式”、“海底浮子式”、“海岸連桿式”、“震蕩浮子式”、“震蕩浮子后彎管式”、“愛丁堡鴨式”、“V型倒槽聚波式”、“海頓蛇式”等等，幾乎都是直接利用海浪能壓縮空氣，由氣缸推動與曲軸作機械運動再帶動發(fā)電機發(fā)電變?yōu)殡娔?，上述技術(shù)存在造價高、海浪能量利用率低，抗風(fēng)浪能力小等等缺陷，故未能大面積推廣使用。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型的目的:提供一種將壓縮空氣內(nèi)能儲存后再均勻釋放能量的海浪發(fā)電系統(tǒng)，能通過潮汐和波浪推動儲氣箱(浮體)運動使纜索伸縮拉動轉(zhuǎn)軸反復(fù)旋轉(zhuǎn)帶動空氣壓縮機泵壓縮空氣并儲存，再均勻釋放壓縮氣體推動氣缸往復(fù)運動、通過連桿帶動曲軸轉(zhuǎn)動，經(jīng)變速后驅(qū)動發(fā)電機達到發(fā)電的目的，不受波浪大小的限制，換能效率高，造價大大降低。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是:
[0005]一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)，包括儲氣箱、纜索、纜索通道、卷筒、主動輪、傳動帶、空氣壓縮泵、卷筒支架、氣缸、曲軸連桿、變速箱、儲氣箱進氣管、氣缸進氣管、傳動齒輪組、錨碇、發(fā)電機、儲氣箱分隔板、發(fā)電機組底座、電纜通道組成，所述的儲氣箱內(nèi)設(shè)有多根纜索通道與電纜通道，所述電纜通道用于接駁電纜輸出電力，所述纜索的一端與所述的卷筒連接，另一端穿過纜索通道連接錨碇，并且通過錨碇固定在海底；所述的儲氣箱通過儲氣箱分隔板分隔成2個以上儲氣倉；卷筒內(nèi)設(shè)有渦卷彈簧，所述的卷筒通過所述的卷筒支架設(shè)置在所述的儲氣箱頂板上，所述的主動輪與卷筒同軸設(shè)置，通過傳動帶帶動所述的空氣壓縮泵工作，空氣壓縮泵與進氣管連接，空氣壓縮泵壓縮空氣通過儲氣箱進氣管進入儲氣箱儲存能量；所述氣缸設(shè)置在儲氣箱頂板上，通過氣缸進氣管與儲氣箱連接，所述氣缸上端通過曲軸連桿與變速箱連接；發(fā)電機組底座、發(fā)電機、傳動齒輪組、變速箱組成發(fā)電機組，所述的發(fā)電機組底座設(shè)置在所述的儲氣箱頂板上，所述的變速箱通過傳動齒輪組與發(fā)電機連接。
[0006]優(yōu)選的，所述的儲氣箱是由鋼板構(gòu)成的橢圓球形或圓球形或多面體形或鼓形或碟形腔體結(jié)構(gòu)。
[0007]優(yōu)選的，所述儲氣箱頂板上設(shè)有機艙蓋，所述機艙蓋上設(shè)有機艙門供運營與檢修人員出入。
[0008]優(yōu)選的，所述的儲氣箱上設(shè)有安全閥。
[0009]本實用新型的儲氣箱可在波浪、潮汐的推動下作全方位運動，只要有波動水流可以推動浮體移動均可帶動空氣壓縮泵壓縮空氣儲存能量，再將壓縮氣體內(nèi)能通過氣缸轉(zhuǎn)換為機械能再轉(zhuǎn)換為電能，具有換能效力高、結(jié)構(gòu)簡單、電壓穩(wěn)定、造價低廉、抗風(fēng)浪強、適用范圍廣等優(yōu)點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本實用新型儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)的平面圖；
[0012]圖3是本實用新型儲氣箱結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]以下結(jié)合附圖進一步說明本實用新型的實施例。
[0014]請參見附圖1至3所示，一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)，包括儲氣箱1、一根或多根纜索2、纜索通道3、卷筒4、主動輪5、傳動帶6、空氣壓縮泵7、卷筒支架8、氣缸9、曲軸連桿10、變速箱11、儲氣箱進氣管12、氣缸進氣管13、傳動齒輪組14、錨碇15、發(fā)電機16、機艙蓋17、安全閥18、儲氣箱分隔板19、發(fā)電機組底座20、機艙門21、電纜通道22組成，所述的儲氣箱I內(nèi)設(shè)有多根纜索通道3與電纜通道22，所述電纜通道22用于接駁電纜輸出電力，所述纜索2的一端與所述的卷筒4連接，另一端穿過纜索通道3連接錨碇15，并且通過錨碇15固定在海底或在海底鉆孔；所述的儲氣箱I是由鋼板構(gòu)成的橢圓球形或圓球形或多面體或鼓形或碟形腔體結(jié)構(gòu)，并且通過儲氣箱分隔板19分隔成2個以上儲氣倉；卷筒4內(nèi)設(shè)有渦卷彈簧，所述的卷筒4通過所述的卷筒支架8設(shè)置在所述的儲氣箱I頂板上，所述的主動輪5與卷筒4同軸設(shè)置，通過傳動帶6帶動所述的空氣壓縮泵7工作，空氣壓縮泵7與進氣管12連接，空氣壓縮泵7壓縮空氣通過儲氣箱進氣管12進入儲氣箱I儲存能量；所述氣缸9設(shè)置在儲氣箱I頂板上，通過氣缸進氣管13與儲氣箱I連接，所述氣缸9上端通過曲軸連桿10與變速箱11連接；發(fā)電機組底座20、發(fā)電機16、傳動齒輪組14、變速箱11組成發(fā)電機組，所述的發(fā)電機組底座20設(shè)置在所述的儲氣箱I頂板上，所述的變速箱11通過傳動齒輪組14與發(fā)電機16連接；
[0015]所述儲氣箱I頂板上設(shè)有機艙蓋17，所述機艙蓋17上設(shè)有機艙門21供運營與檢修人員出入。
[0016]所述的儲氣箱I各個儲氣倉設(shè)有安全閥18，用于氣壓過高時排氣。
[0017]在海浪或潮汐的作用下，儲氣箱I移動，纜索2拉動卷筒4的軸旋轉(zhuǎn)且纜索2伸長，轉(zhuǎn)軸通過傳動帶帶動空氣壓縮泵7工作并拉緊渦卷彈簧(設(shè)于卷筒4內(nèi))儲存力矩。
[0018]一個海浪過后，渦卷彈簧釋放力矩，收回伸長的纜索2，卷筒4的軸反轉(zhuǎn)，同樣帶動空氣壓縮泵工作。由于海浪或潮汐的運動，使纜索2伸縮帶動卷筒4的軸正反旋轉(zhuǎn)給空氣壓縮泵7提供動力壓縮空氣，壓縮空氣通過儲氣箱排氣管12進入儲氣箱存儲能量。
[0019]當(dāng)一個儲氣倉儲滿壓力氣體后通過分隔倉氣閥進入下一個儲氣倉。
[0020]當(dāng)一個儲氣倉氣壓達到預(yù)定壓力后開始驅(qū)動氣缸9工作，通過曲軸連桿10帶動變速箱11變速后由傳動齒輪組14帶動發(fā)電機16發(fā)電。發(fā)電時工作儲氣倉氣壓下降，一方面空氣壓縮泵7不斷提供壓縮空氣，另一方面相鄰的儲氣倉也向工作倉補充壓縮空氣以保證工作倉維持在設(shè)定的氣壓范圍之內(nèi)。
[0021]當(dāng)遇到臺風(fēng)巨浪時，卷筒4轉(zhuǎn)速加快，空氣壓縮泵7將生產(chǎn)大量壓縮空氣，當(dāng)各個儲氣倉儲滿氣體，氣壓達到設(shè)定最高壓力時安全閥18自動開啟，排出超量壓縮氣體以保證儲氣箱安全。
[0022]在風(fēng)平浪靜時段，空氣壓縮泵7生產(chǎn)的壓縮空氣減少不足保持氣缸9工作壓力，相鄰儲氣倉也下降到工作壓力之下時，氣缸9停止工作，待儲氣倉達到工作壓力后在繼續(xù)發(fā)電，由于儲氣倉容量遠大于氣缸9容量，儲存氣量可在空氣壓縮泵7無氣體補充時工作較長時間，從而避免發(fā)電機16頻繁啟動而損壞，由于壓縮氣體的工作壓力在設(shè)定范圍內(nèi)，可保證發(fā)電機轉(zhuǎn)速也在設(shè)計范圍內(nèi)，電壓與電流相對穩(wěn)定，無需變壓設(shè)備即可并入電網(wǎng)。
[0023]纜索2在纜索通道3的下端可彎曲變向，卷筒、空氣壓縮泵、發(fā)電機組與儲氣箱I剛性組合，無論儲氣箱I如何擺動均可工作。
[0024]用多根纜索2共同工作時，應(yīng)合理設(shè)計間距，防止纏繞。
[0025]1、本實用新型的造價，以裝機容量500KW為例:500KW=500KNm/s，假設(shè)海浪速度lm/s，需動力1.2*500KN=600KN (60噸)，使用6根Φ28_鋼絲繩，容許拉力100ΚΝ (安全系數(shù)5倍)鋼絲繩，卷筒直徑90cm，渦卷彈簧儲存力矩15kNm，錨固力1500KN錨碇；
[0026]儲氣箱:排水量150m3 ,分3個儲氣倉,每個儲氣倉50 m3 ；
[0027]壓縮泵:6臺，排氣量1.25 m3 /min,高壓3MPa，轉(zhuǎn)矩15 KNm ；
[0028]電機:500KW；
[0029]氣缸:12個，每組6個；
[0030]成本估算見下表:
[0031]
￥1 斗名稱 I單位I數(shù)量I單價 I合價 I備注混凝土錨碇 m3_100 1000 100000 含預(yù)制、船運拋錨_
儲氣箱 _kg 52500~ 10.PO 480000 承許壓力 3Mpa，用鋼 320kg/m3—
卷簧 _套 ^ 2500 15000 ——
纜索 480m ~kg 200~ 20.00 40000 28mm 鋼絲繩，容許拉力 100KN—
發(fā)電機 ^ 臺 I 100000 100000 500kw—
變速箱 —個 I 20000 40000 ——
_空氣壓縮泵-臺 6 ~5000 30000 最大氣壓3MPa
氣缸 ^組 I 20000 40000 莓組6缸—
海底電纜 _m Τ500~ 100 150000 ——
遠輪卷筒等項 I _^0555~含機座安裝 _項 I 100000 100000 ——
合計____117.5萬__
[0032]合計每千瓦造價2350元，大約為火電的2/3，水電的1/2。
[0033]2、制造與安裝:錨碇重量約250噸，儲氣箱與機組約60噸，工廠預(yù)制組裝，選擇波浪較小的天氣船運至選定地點，拋錨碇(或鉆孔錨固)，用2艘船在錨碇的正上方固定儲氣箱1(此時纜索2最短)，潛水員連接卷筒4與錨碇的纜索2和電纜，解除船與儲氣箱I的連接，開始壓縮空氣并儲存，在海浪波速lm/s條件下大約40min第一個儲氣倉儲滿氣壓3Mpa以下氣體，氣缸開始工作，帶動發(fā)電機發(fā)電。
[0034]3、每平方公里海面裝機容量:根據(jù)海浪波長估算浮體I活動半徑30m，機組間距取100m，每個機組占海面10000 m2，理論上每平方公里海面可裝機100臺500KW發(fā)電機組，總裝機容量5萬千瓦。
[0035]4、運營成本:除管理人員外，機械部分僅需定期檢查儲氣箱I活動半徑長度的纜索2的磨損程度并及時更換，每次更換約6X30米，其他部分的維修、折舊與陸地發(fā)電機相同。
[0036]5、規(guī)避風(fēng)險:在颶風(fēng)與巨浪來臨之前與安裝順序相反解除纜索3與電纜，將儲氣箱I拖到避風(fēng)港，待險情過后再安裝發(fā)電。
[0037]綜上所述，本實用新型的儲氣箱可在波浪、潮汐的推動下作全方位運動，只要有波動水流可以推動儲氣箱移動均可發(fā)電，具有換能效力高，結(jié)構(gòu)簡單，造價低廉，抗風(fēng)浪強，適用范圍廣等優(yōu)點。
[0038]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用附屬在其他相關(guān)產(chǎn)品的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:包括儲氣箱、纜索、纜索通道、卷筒、主動輪、傳動帶、空氣壓縮泵、卷筒支架、氣缸、曲軸連桿、變速箱、儲氣箱進氣管、氣缸進氣管、傳動齒輪組、錨碇、發(fā)電機、儲氣箱分隔板、發(fā)電機組底座、電纜通道組成，所述的儲氣箱內(nèi)設(shè)有多根纜索通道與電纜通道，所述電纜通道用于接駁電纜輸出電力，所述纜索的一端與所述的卷筒連接，另一端穿過纜索通道連接錨碇，并且通過錨碇固定在海底；所述的儲氣箱通過儲氣箱分隔板分隔成2個以上儲氣倉；卷筒內(nèi)設(shè)有渦卷彈簧，所述的卷筒通過所述的卷筒支架設(shè)置在所述的儲氣箱頂板上，所述的主動輪與卷筒同軸設(shè)置，通過傳動帶帶動所述的空氣壓縮泵工作，空氣壓縮泵與進氣管連接，空氣壓縮泵壓縮空氣通過儲氣箱進氣管進入儲氣箱儲存能量；所述氣缸設(shè)置在儲氣箱頂板上，通過氣缸進氣管與儲氣箱連接，所述氣缸上端通過曲軸連桿與變速箱連接；發(fā)電機組底座、發(fā)電機、傳動齒輪組、變速箱組成發(fā)電機組，所述的發(fā)電機組底座設(shè)置在所述的儲氣箱頂板上，所述的變速箱通過傳動齒輪組與發(fā)電機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的儲氣箱是由鋼板構(gòu)成的橢圓球形或圓球形或多面體形或鼓形或碟形腔體結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述儲氣箱頂板上設(shè)有機艙蓋，所述機艙蓋上設(shè)有機艙門供運營與檢修人員出入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種儲能與均勻釋能海浪發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于:所述的儲氣箱上設(shè)有安全閥。
【文檔編號】F03B13/18GK203978703SQ201420432195
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月2日
【發(fā)明者】徐毓智 申請人:徐毓智