專利名稱：一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于海洋能利用領(lǐng)域，涉及一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置。
背景技術(shù)：
能源和環(huán)境是人類可持續(xù)發(fā)展面臨的重大問題，發(fā)展清潔的可再生能源為世界各 國所共識(shí)。海洋能中，波浪能和潮流能以其可再生性、蘊(yùn)藏量豐富和良好的環(huán)保效應(yīng)成為未 來最具發(fā)展?jié)摿Φ木G色清潔能源之一。波浪能分布廣泛，潮流能分布有限，在近海、半島、島 嶼附近，潮流能相對較小。波浪能發(fā)電和潮流能發(fā)電是海洋能利用的主要方式，波浪能利用一般采用浮子進(jìn) 行發(fā)電，波浪能利用效率低；潮流能利用一般采用水輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電，潮流能利用效率高，但 必須局限于潮流能豐富的特殊地域，例如海峽，水道中。綜上，波浪能能流密度低但分布廣泛，因此能量捕獲困難；潮流能能流密度高但受 地域和地形影響，因此能量捕獲較容易。如果單獨(dú)利用潮流能或者單獨(dú)利用波浪能進(jìn)行發(fā) 電，經(jīng)濟(jì)效益不高，是影響波浪能和潮流能推廣與應(yīng)用的主要原因。在島嶼、半島、近海等廣闊海域，實(shí)現(xiàn)波浪能和潮流能的轉(zhuǎn)換和綜合利用，是實(shí)現(xiàn) 海洋能高效利用、海洋儀器設(shè)備供電的有效方式。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，解決了海洋能中波浪能能 流密度低和潮流能受地域限制的缺點(diǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，包括海底、自然波浪、自然波浪擋體、 人工波浪、人工波浪擋體、穩(wěn)定波浪、自然擋體涵洞、人工擋體涵洞和潮流水輪機(jī)。自然波浪由氣候和環(huán)境天然產(chǎn)生，自然波浪擋體用于阻擋自然波浪；人工波浪位 于自然波浪擋體和人工波浪擋體之間；穩(wěn)定波浪位于人工波浪擋體另一側(cè)；自然擋體涵洞 位于自然波浪擋體上，靠近海底位置；人工擋體涵洞位于人工波浪擋體上，靠近海底位置； 潮流水輪機(jī)位于人工擋體涵洞內(nèi)。所述的自然波浪擋體和人工波浪擋體均略高于自然波浪、人工波浪和穩(wěn)定波浪水 面，自然波浪擋體和人工波浪擋體用于阻擋波浪運(yùn)動(dòng)，使其在自然擋體涵洞和人工波浪擋 體內(nèi)生成潮流。自然波浪受到自然波浪擋體阻擋，產(chǎn)生反射波浪，反射波浪與自然波浪相互耦合 疊加，在自然波浪與反射波浪的作用下，在自然擋體涵洞內(nèi)形成往復(fù)的潮流；自然擋體涵洞內(nèi)的往復(fù)潮流會(huì)在自然波浪擋體和人工波浪擋體之間產(chǎn)生人工波 浪和潮流，人工波浪的能量小于自然波浪的能量。人工波浪受到人工波浪擋體的阻擋，同樣 在人工擋體涵洞內(nèi)產(chǎn)生潮流，該潮流以單向流為主，往復(fù)流較小。人工擋體涵洞內(nèi)的潮流同 樣會(huì)在人工波浪擋體后面產(chǎn)生穩(wěn)定波浪，穩(wěn)定波浪的能量遠(yuǎn)小于人工波浪的能量。
人工擋體涵洞內(nèi)放置潮流能水輪機(jī)，潮流能水輪機(jī)用于提取涵洞內(nèi)的潮流的能量 進(jìn)行發(fā)電或直接驅(qū)動(dòng)儀器設(shè)備。所述的自然波浪擋體有一個(gè)，所述的人工波浪擋體為一個(gè)或兩個(gè)，所述的自然擋 體涵洞為一個(gè)或多個(gè)，人工擋體涵洞的個(gè)數(shù)小于自然擋體涵洞的個(gè)數(shù)。所述的自然擋體涵洞和人工擋體涵洞的形狀為倒U形、圓形、方形中的一種形狀 或者以上二種形狀的組合。所述的自然波浪擋體和人工波浪擋體為平面、凸面、凹面、流線型面、M型面、V型 面中的一種形狀或者以上二種形狀的組合。所述的潮流水輪機(jī)為水平軸水輪機(jī)、垂直軸水輪機(jī)或螺旋形水輪機(jī)中的一種或多 種。本發(fā)明的一種波浪能_潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，通過了數(shù)值仿真驗(yàn)證，能夠 有效地將能量分布廣泛但能流密度低的波浪能轉(zhuǎn)化成能流密度高的潮流能，并通過潮流水 輪機(jī)將潮流能的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)的機(jī)械能，進(jìn)而進(jìn)行發(fā)電。本發(fā)明廣泛應(yīng)用于各種島嶼、 半島、近海海洋能利用裝置中，進(jìn)行發(fā)電或者驅(qū)動(dòng)儀器設(shè)備，該電力供居民直接使用、并網(wǎng) 或供海洋里的儀器設(shè)備使用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，施工方便，所產(chǎn)生的電力清潔無 污染，大大拓展了海洋能的利用范圍。


圖1是本發(fā)明的一種波浪能_潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置示意圖。圖2是圖1的自然波浪擋體縱剖面示意圖。圖3是圖1的人工波浪擋體縱剖面示意圖。圖4是圖1的平面擋體俯視圖。圖5是圖1的凸面擋體俯視圖。圖6是圖1的凹面擋體俯視圖。圖中1海底；2自然波浪；3自然波浪擋體；4人工波浪；5人工波浪擋體6穩(wěn)定波浪；7自然擋體涵洞；8人工擋體涵洞；9潮流水輪機(jī)。
具體實(shí)施例方式如圖所示，本發(fā)明的一種波浪能_潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置由海底1、自然波浪 2、自然波浪擋體3、人工波浪4、人工波浪擋體5、穩(wěn)定波浪6、自然擋體涵洞7、人工擋體涵洞 8和潮流水輪機(jī)9組成。(1)根據(jù)地域、地形和海況情況，例如島嶼所在的地域、島嶼周圍的海底地形和島 嶼周圍的海況情況等，測量海底1、自然波浪2的參數(shù)；根據(jù)所測繪的參數(shù)，初步確定自然波 浪擋體3、人工波浪擋體5的形狀、長度(或者弧長)、厚度等；(2)根據(jù)所測繪的參數(shù)，初步確定自然擋體涵洞7、人工擋體涵洞8的具體位置、個(gè) 數(shù)、形狀和大小等；(3)結(jié)合計(jì)算流體力學(xué)理論，對所屬海域的流場進(jìn)行數(shù)值模擬，以人工擋體涵洞8 內(nèi)潮流能能量最大為目標(biāo)對自然波浪擋體3、人工波浪擋體5、自然擋體涵洞7、人工擋體涵 洞8的個(gè)數(shù)、具體參數(shù)等進(jìn)行優(yōu)化；
(4)根據(jù)數(shù)值模擬的人工擋體涵洞8內(nèi)潮流能流場情況，確定潮流水輪機(jī)9的類 型、結(jié)構(gòu)和參數(shù)，根據(jù)水輪機(jī)獲能情況，設(shè)計(jì)和確定與之匹配的發(fā)電機(jī)組。
權(quán)利要求
1.一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，包括海底、自然波浪、自然波浪擋體、人 工波浪、人工波浪擋體、穩(wěn)定波浪、自然擋體涵洞、人工擋體涵洞和潮流水輪機(jī)；自然波浪擋體用于阻擋自然波浪，人工波浪位于自然波浪擋體和人工波浪擋體之間， 穩(wěn)定波浪位于人工波浪擋體另一側(cè)；自然擋體涵洞位于自然波浪擋體上，靠近海底位置，人 工擋體涵洞位于人工波浪擋體上，靠近海底位置；潮流水輪機(jī)位于人工擋體涵洞內(nèi)；自然 波浪擋體和人工波浪擋體均略高于自然波浪、人工波浪和穩(wěn)定波浪水面；所述的自然波浪擋體有一個(gè)，所述的人工波浪擋體為一個(gè)或兩個(gè)，所述的自然擋體涵 洞為一個(gè)或多個(gè)，人工擋體涵洞的個(gè)數(shù)小于自然擋體涵洞的個(gè)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，其特征還在于，所 述的自然擋體涵洞和人工擋體涵洞的形狀為倒U形、圓形、方形中的一種形狀或者以上二 種形狀的組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，其特征還在于，所 述的自然波浪擋體和人工波浪擋體為平面、凸面、凹面、流線型面、M型面、V型面中的一種 形狀或者以上二種形狀的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，其特征還在于，潮 流水輪機(jī)為水平軸水輪機(jī)、垂直軸水輪機(jī)或螺旋形水輪機(jī)中的一種或多種。
全文摘要
一種波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置，屬于海洋能利用領(lǐng)域。其特征在于由海底、自然波浪、自然波浪擋體、人工波浪、人工波浪擋體、穩(wěn)定波浪、自然擋體涵洞、人工擋體涵洞、潮流水輪機(jī)組成。波浪受到擋體的阻擋，在涵洞內(nèi)生成潮流。波浪能-潮流能轉(zhuǎn)換及綜合利用裝置能夠有效地將能量分布廣泛但能流密度低的波浪能轉(zhuǎn)化成能流密度高的潮流能，并通過潮流水輪機(jī)提取潮流的能量進(jìn)行發(fā)電。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，工作穩(wěn)定，施工方便，所產(chǎn)生的電力清潔無污染，解決了海洋能中波浪能能流密度低和潮流能受地域限制的缺點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于島嶼、半島和近海等海域，大大拓展了海洋能的利用范圍。
文檔編號(hào)E02B9/08GK102094403SQ20101059761
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者劉艷, 宿曉輝, 楊冉升, 趙廣, 郭嘉楠 申請人:大連理工大學(xué)