CN203978703U - 一种储能与均匀释能海浪发电系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种储能与均匀释能海浪发电系统，包括包括储气箱、缆索、缆索通道、卷筒、主动轮、传动带、空气压缩泵、卷筒支架、气缸、曲轴连杆、变速箱、储气箱进气管、气缸进气管、传动齿轮组、锚碇、发电机、储气箱分隔板、发电机组底座、电缆通道组成。本实用新型的储气箱可在波浪、潮汐的推动下作全方位运动，只要有波动水流可以推动浮体移动均可带动空气压缩泵压缩空气储存能量，再将压缩气体内能通过气缸转换为机械能再转换为电能，具有换能效力高、结构简单、电压稳定、造价低廉、抗风浪强、适用范围广等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种海浪发电装置，尤其涉及一种利用压缩空气储存能量与均匀释放能量的海浪发电系统。
背景技术
全世界常见的海浪发电方式有“浮筒式”、“海底浮子式”、“海岸连杆式”、“震荡浮子式”、“震荡浮子后弯管式”、“爱丁堡鸭式”、“V型倒槽聚波式”、“海顿蛇式”等等，几乎都是直接利用海浪能压缩空气，由气缸推动与曲轴作机械运动再带动发电机发电变为电能，上述技术存在造价高、海浪能量利用率低，抗风浪能力小等等缺陷，故未能大面积推广使用。
实用新型内容
本实用新型的目的：提供一种将压缩空气内能储存后再均匀释放能量的海浪发电系统，能通过潮汐和波浪推动储气箱（浮体）运动使缆索伸缩拉动转轴反复旋转带动空气压缩机泵压缩空气并储存，再均匀释放压缩气体推动气缸往复运动、通过连杆带动曲轴转动，经变速后驱动发电机达到发电的目的，不受波浪大小的限制，换能效率高，造价大大降低。
为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：
一种储能与均匀释能海浪发电系统，包括储气箱、缆索、缆索通道、卷筒、主动轮、传动带、空气压缩泵、卷筒支架、气缸、曲轴连杆、变速箱、储气箱进气管、气缸进气管、传动齿轮组、锚碇、发电机、储气箱分隔板、发电机组底座、电缆通道组成，所述的储气箱内设有多根缆索通道与电缆通道，所述电缆通道用于接驳电缆输出电力，所述缆索的一端与所述的卷筒连接，另一端穿过缆索通道连接锚碇，并且通过锚碇固定在海底；所述的储气箱通过储气箱分隔板分隔成2个以上储气仓；卷筒内设有涡卷弹簧，所述的卷筒通过所述的卷筒支架设置在所述的储气箱顶板上，所述的主动轮与卷筒同轴设置，通过传动带带动所述的空气压缩泵工作，空气压缩泵与进气管连接，空气压缩泵压缩空气通过储气箱进气管进入储气箱储存能量；所述气缸设置在储气箱顶板上，通过气缸进气管与储气箱连接，所述气缸上端通过曲轴连杆与变速箱连接；发电机组底座、发电机、传动齿轮组、变速箱组成发电机组，所述的发电机组底座设置在所述的储气箱顶板上，所述的变速箱通过传动齿轮组与发电机连接。
优选的，所述的储气箱是由钢板构成的椭圆球形或圆球形或多面体形或鼓形或碟形腔体结构 。
优选的，所述储气箱顶板上设有机舱盖，所述机舱盖上设有机舱门供运营与检修人员出入。
优选的，所述的储气箱上设有安全阀。
本实用新型的储气箱可在波浪、潮汐的推动下作全方位运动，只要有波动水流可以推动浮体移动均可带动空气压缩泵压缩空气储存能量，再将压缩气体内能通过气缸转换为机械能再转换为电能，具有换能效力高、结构简单、电压稳定、造价低廉、抗风浪强、适用范围广等优点。
附图说明
图1是本实用新型储能与均匀释能海浪发电系统的结构示意图。
图2是本实用新型储能与均匀释能海浪发电系统的平面图；
图3是本实用新型储气箱结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本实用新型的实施例。
请参见附图1至3所示，一种储能与均匀释能海浪发电系统，包括储气箱1、一根或多根缆索2、缆索通道3、卷筒4、主动轮5、传动带6、空气压缩泵7、卷筒支架8、气缸9、曲轴连杆10、变速箱11、储气箱进气管12、气缸进气管13、传动齿轮组14、锚碇15、发电机16、机舱盖17、安全阀18、储气箱分隔板19、发电机组底座20、机舱门21、电缆通道22组成，所述的储气箱1内设有多根缆索通道3与电缆通道22，所述电缆通道22用于接驳电缆输出电力，所述缆索2的一端与所述的卷筒4连接，另一端穿过缆索通道3连接锚碇15，并且通过锚碇15固定在海底或在海底钻孔；所述的储气箱1是由钢板构成的椭圆球形或圆球形或多面体或鼓形或碟形腔体结构，并且通过储气箱分隔板19分隔成2个以上储气仓；卷筒4内设有涡卷弹簧，所述的卷筒4通过所述的卷筒支架8设置在所述的储气箱1顶板上，所述的主动轮5与卷筒4同轴设置，通过传动带6带动所述的空气压缩泵7工作，空气压缩泵7与进气管12连接，空气压缩泵7压缩空气通过储气箱进气管12进入储气箱1储存能量；所述气缸9设置在储气箱1顶板上，通过气缸进气管13与储气箱1连接，所述气缸9上端通过曲轴连杆10与变速箱11连接；发电机组底座20、发电机16、传动齿轮组14、变速箱11组成发电机组，所述的发电机组底座20设置在所述的储气箱1顶板上，所述的变速箱11通过传动齿轮组14与发电机16连接；
所述储气箱1顶板上设有机舱盖17，所述机舱盖17上设有机舱门21供运营与检修人员出入。
所述的储气箱1各个储气仓设有安全阀18，用于气压过高时排气。
在海浪或潮汐的作用下，储气箱1移动，缆索2拉动卷筒4的轴旋转且缆索2伸长，转轴通过传动带带动空气压缩泵7工作并拉紧涡卷弹簧（设于卷筒4内）储存力矩。
一个海浪过后，涡卷弹簧释放力矩，收回伸长的缆索2，卷筒4的轴反转，同样带动空气压缩泵工作。由于海浪或潮汐的运动，使缆索2伸缩带动卷筒4的轴正反旋转给空气压缩泵7提供动力压缩空气，压缩空气通过储气箱排气管12进入储气箱存储能量。
当一个储气仓储满压力气体后通过分隔仓气阀进入下一个储气仓。
当一个储气仓气压达到预定压力后开始驱动气缸9工作，通过曲轴连杆10带动变速箱11变速后由传动齿轮组14带动发电机16发电。发电时工作储气仓气压下降，一方面空气压缩泵7不断提供压缩空气，另一方面相邻的储气仓也向工作仓补充压缩空气以保证工作仓维持在设定的气压范围之内。
当遇到台风巨浪时，卷筒4转速加快，空气压缩泵7将生产大量压缩空气，当各个储气仓储满气体，气压达到设定最高压力时安全阀18自动开启，排出超量压缩气体以保证储气箱安全。
在风平浪静时段，空气压缩泵7生产的压缩空气减少不足保持气缸9工作压力，相邻储气仓也下降到工作压力之下时，气缸9停止工作，待储气仓达到工作压力后在继续发电，由于储气仓容量远大于气缸9容量，储存气量可在空气压缩泵7无气体补充时工作较长时间，从而避免发电机16频繁启动而损坏，由于压缩气体的工作压力在设定范围内，可保证发电机转速也在设计范围内，电压与电流相对稳定，无需变压设备即可并入电网。
缆索2在缆索通道3的下端可弯曲变向，卷筒、空气压缩泵、发电机组与储气箱1刚性组合，无论储气箱1如何摆动均可工作。
用多根缆索2共同工作时，应合理设计间距，防止缠绕。
1、本实用新型的造价，以装机容量500KW为例：500KW=500KNm/s，假设海浪速度1m/s，需动力1.2*500KN=600KN（60吨），使用6根Ф28mm钢丝绳,容许拉力100KN（安全系数5倍）钢丝绳，卷筒直径90cm，涡卷弹簧储存力矩15kNm，锚固力1500KN锚碇；
储气箱：排水量150m3，分3个储气仓，每个储气仓50 m3；
压缩泵：6台，排气量1.25 m3/min，高压3MPa，转矩15 KNm ；
电机：500KW；
气缸：12个，每组6个；
成本估算见下表：
| 材料名称 | 单位 | 数量 | 单价 | 合价 | 备注 |
| 混凝土锚碇 | m3 | 100 | 1000 | 100000 | 含预制、船运抛锚 |
| 储气箱 | kg | 52500 | 10.00 | 480000 | 容许压力3Mpa，用钢320kg/m3 |
| 卷簧 | 套 | 6 | 2500 | 15000 | |
| 缆索480m | kg | 200 | 20.00 | 40000 | Φ28mm钢丝绳，容许拉力100KN |
| 发电机 | 台 | 1 | 100000 | 100000 | 500kw |
| 变速箱 | 个 | 2 | 20000 | 40000 | |
| 空气压缩泵 | 台 | 6 | 5000 | 30000 | 最大气压3MPa |
| 气缸 | 组 | 2 | 20000 | 40000 | 每组6缸 |
| 海底电缆 | m | 1500 | 100 | 150000 | |
| 齿轮卷筒等 | 项 | 1 | 80000 | 含机座 | |
| 安装 | 项 | 1 | 100000 | 100000 | |
| 合计 | 117.5万 |
合计每千瓦造价2350元，大约为火电的2/3，水电的1/2。
2、制造与安装：锚碇重量约250吨，储气箱与机组约60吨，工厂预制组装，选择波浪较小的天气船运至选定地点，抛锚碇（或钻孔锚固），用2艘船在锚碇的正上方固定储气箱1（此时缆索2最短），潜水员连接卷筒4与锚碇的缆索2和电缆，解除船与储气箱1的连接，开始压缩空气并储存，在海浪波速1m/s条件下大约40min第一个储气仓储满气压3Mpa以下气体，气缸开始工作，带动发电机发电。
3、每平方公里海面装机容量：根据海浪波长估算浮体1活动半径30m，机组间距取100m，每个机组占海面10000㎡，理论上每平方公里海面可装机100台500KW发电机组，总装机容量5万千瓦。
4、运营成本：除管理人员外，机械部分仅需定期检查储气箱1活动半径长度的缆索2的磨损程度并及时更换，每次更换约6×30米，其他部分的维修、折旧与陆地发电机相同。
5、规避风险：在飓风与巨浪来临之前与安装顺序相反解除缆索3与电缆，将储气箱1拖到避风港，待险情过后再安装发电。
综上所述，本实用新型的储气箱可在波浪、潮汐的推动下作全方位运动，只要有波动水流可以推动储气箱移动均可发电，具有换能效力高，结构简单，造价低廉，抗风浪强，适用范围广等优点。
以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种储能与均匀释能海浪发电系统，其特征在于：包括储气箱、缆索、缆索通道、卷筒、主动轮、传动带、空气压缩泵、卷筒支架、气缸、曲轴连杆、变速箱、储气箱进气管、气缸进气管、传动齿轮组、锚碇、发电机、储气箱分隔板、发电机组底座、电缆通道组成，所述的储气箱内设有多根缆索通道与电缆通道，所述电缆通道用于接驳电缆输出电力，所述缆索的一端与所述的卷筒连接，另一端穿过缆索通道连接锚碇，并且通过锚碇固定在海底；所述的储气箱通过储气箱分隔板分隔成2个以上储气仓；卷筒内设有涡卷弹簧，所述的卷筒通过所述的卷筒支架设置在所述的储气箱顶板上，所述的主动轮与卷筒同轴设置，通过传动带带动所述的空气压缩泵工作，空气压缩泵与进气管连接，空气压缩泵压缩空气通过储气箱进气管进入储气箱储存能量；所述气缸设置在储气箱顶板上，通过气缸进气管与储气箱连接，所述气缸上端通过曲轴连杆与变速箱连接；发电机组底座、发电机、传动齿轮组、变速箱组成发电机组，所述的发电机组底座设置在所述的储气箱顶板上，所述的变速箱通过传动齿轮组与发电机连接。
2.根据权利要求1所述的一种储能与均匀释能海浪发电系统，其特征在于：所述的储气箱是由钢板构成的椭圆球形或圆球形或多面体形或鼓形或碟形腔体结构 。
3.根据权利要求1所述的一种储能与均匀释能海浪发电系统，其特征在于：所述储气箱顶板上设有机舱盖，所述机舱盖上设有机舱门供运营与检修人员出入。
4.根据权利要求1所述的一种储能与均匀释能海浪发电系统，其特征在于：所述的储气箱上设有安全阀。
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