振荡浮子波浪能发电(点吸收波浪能)
Oscillating Buoy Wave Power 
(Point Absorber Wave Energy)

振荡浮子波浪能发电也称为点吸收式波浪能发电,通过漂浮在海面上的浮子在波浪作用下上下运动获得能量。图1是一种振荡浮子波浪能发电装置,是在较早时期采用的结构。

混凝土的框架建在海底,上层平台在海面以上,平台上有机械传动装置与发电机;在框架下方有横架,装有两个滑轮。在上层平台与下方横架有一个浮子,浮子上下方连接绳索,绳索经过上层平台传动装置的皮带轮、滑轮,与下方横架的两个滑轮环绕一周,呈拉紧状态。

浮子漂浮在在海平面上,随着海浪起伏上下运动,浮子的运动通过绳索带动皮带轮正反转动。在传动装置内有棘轮机构把正反转变为单向旋转,再通过齿轮增速,飞轮稳速,带动发电机匀速旋转发电。把皮带轮换成链轮,靠链轮的一段绳索换成链条,就不会产生打滑,转动更可靠。

绳索振荡浮子波浪能发电装置

图1--绳索振荡浮子波浪能发电装置

图2是绳索振荡浮子波浪能发电装置在波浪中的画面。

绳索振荡浮子波浪能发电装置

图2--绳索振荡浮子波浪能发电装置
下面是该发电装置的运转动画
绳索振荡浮子波浪能发电动画

绳索振荡浮子波浪能发电装置结构简单,只有棘轮与齿轮机构较复杂。由于框架需要固定,只能用于浅水区,而且要用在水位变化不大的区域,对于一些潮位变化较大的地方就不方便使用了。

目前振荡浮子波浪能发电装置主要有如下两种方案,图3右图的装置由4部分组成:在海底安装底架,在底架上安装能量转换装置,飘在水面上的浮子下方有连杆,连杆插入能量转换装置,带动相关转换部件实现能量输出。由于整个装置要固定在海底,故只适宜在浅海安装,而且要能随潮位调节连杆长度。

两种振荡浮子海浪能装置

图3--两种振荡浮子海浪能装置

另一种方案如图3左图,浮子下方的连杆插入能量转换装置是一样的,不同的是能量转换装置没有直接固定连接到海底,而是固定连接一个水下阻尼装置,其原理是根据在较深的海面下方的水基本上是静止的,见海洋波浪能概述中的深水前进波

阻尼装置呈板状,面积较大,阻尼装置在较深海面下的静止水域。浮子、连杆、能量转换装置、阻尼装置共同组成发电装置,浮子的浮力、阻尼装置的重量与浮力使整个装置漂浮在海面上,当浮子随波浪上下运动时,平板阻尼装置的阻力与本身的惯量阻止自身的移动,近似于静止,这样浮子与阻尼装置之间就有了相对运动,可带动相关转换部件实现能量输出。因图3的尺寸有限,左图的浮子与阻尼装置距离比实际要近许多。

下面有这两种方案的示意动画

固定安装与漂浮式振荡浮子波浪能发电装置动画

能量转换装置主要有液压传动与直接发电两种:

在能量转换装置内有液压缸,当浮子上下运动时,连杆带动液压缸内的活塞往返运动,液压缸内的液体介质被输送到管道,再去推动液压马达旋转。由于液体输送是间歇的,这种方案一般采用多个振荡浮子装置,各装置输送的液体一同汇集到液压马达,不但增大了液体流量,而且多个浮子输出液体的间歇不可能都是重复的,所以液体的压力与流量会比较稳定。

由于液压设备制造精密,易磨损,有方案直接用海水代替液体介质,直接推动水轮机发电,是较好的办法。这种方案一般用在浅海区,多个固定式安装的浮子同时推动一台安装在海底的发电设备。

近些年电机技术迅速发展,振荡浮子采用直线发电机直接发电得到应用。在能量转换装置中安装直线发电机,连杆直接连接电机的动子,定子与线圈固定在能量转换装置外壳上,当动子在定子中往复运动时,线圈就感生出电势来,电流由海底电缆输送到岸上。

这种振荡浮子波浪能发电装置不受潮位的影响,可漂浮在离岸较远的深水区域,用固定在海底的钢缆牵引。

下面有几幅网络上的国外振荡浮子波浪能发电装置的图片,供大家参考。

固定安装式振荡浮子波浪能发电装置

图4--固定安装式振荡浮子波浪能发电装置

未下水的漂浮式振荡浮子波浪能发电装置图片

图5--未下水的漂浮式振荡浮子波浪能发电装置图片

在海中漂浮式振荡浮子波浪能发电装置图片

图6--在海中漂浮式振荡浮子波浪能发电装置图片
 
 
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