一种抗台型波光一体化新能源装置

本发明涉及海洋工程领域，尤其涉及一种抗台型波光一体化新能源装置。

背景技术：

1、开阔海域太阳能资源丰富，在相同光照条件，由于海面开阔，没有遮挡物，日照时间较长，太阳能可以被更充分地利用，因此，海上光伏发电有着良好的发展前景逐渐成为近年来研究的重点，以得到更好的推广。目前国内外海上光伏产品主要应用于近岸低海况海域，采用打桩固定形式，适用海域范围受限。海上浮式光伏具有水深适应性强、较深海域造价低、可迁移等优点，然而浮式光伏在较高海况条件下海上浮式光伏运动响应较大、浮体连接结构易发生破坏、光伏组件易受波浪砰击，设计技术要求高，需要解决抗浪消波问题。为保证深远海浮式光伏建设的安全与顺利进行，满足开阔海域太阳能资源开发、采用传统的固定式防波堤会对岛礁地质造成破坏，阻断水质的交换，易诱发环境污染，用海审批困难，且当应用海域水深超过10m，固定式防波堤的成本急剧增加。与固定式防波堤相比，浮式防波堤属于绿色环保型海洋装备，具有生态环境破坏小、建造时间短、深水工程造价低、且可迁移使用等优势，应用前景广阔。

2、海洋能是一种蕴藏在海洋中的可再生能源，主要包括波能、潮汐能、海流能和海上风能等自然资源。其中，波浪能是指海洋表面波浪具有的动能和势能，根据国际能源组织(international energyagency，简称iea)2015年5月公布的数据显示：全球波浪能潜在储量约为3×109kw，波浪能量密度平均值可达4×104kw/km，具有能量品质高、能流密度大和分布范围广等优点。并且，防波堤与波浪能装置在转化入射波能量这一特点上具有共性，前者是将波浪能转化为反射波的能量，达到防浪消波的目的，后者将波浪能转化为电能等其他形式的能量，达到俘获波浪能的目的。这一共性为防波堤与波浪能装置的集成提供了先决条件，国内外学者也对此开展了大量的研究。浮式防波堤与波浪能装置的集成应用可产生协同效应，满足海岸防护和波浪能利用的双重目标，实现海洋工程结构的空间共享、成本共享和多功能化，具有广阔的应用前景。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种抗台型波光一体化新能源装置，能够克服浮式光伏发电对海况要求高的缺点，利用消波主体迎浪面的反射、破碎以及箱体之间波能装置吸波功能，达到抵御海浪的冲击和削弱透射波浪能量的目标，同时能够降低总体光伏系统造价，为深远海浮式光伏总布置和研究提供研究思路。

2、技术方案：本发明所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，包括有多个π型浮体和多个普通型浮体，多个所述π型浮体设置在多个普通型浮体构成的整体结构的外围，形成整体结构的迎浪面，π型浮体的主体由两个倒梯形浮箱组成；

3、在π型浮体的最前端设置有振荡浮子波能装置，在π型浮体中两个倒梯形浮箱之间有振荡水柱波能装置，在振荡浮子波能装置和振荡水柱波能装置之间的倒梯形浮箱内部设置有腔室一，所述腔室一内设置有储能装置和pto系统；

4、所述腔室一与振荡水柱波能装置中的腔室二以及振荡浮子波能装置中的气室联通；

5、所述π型浮体和普通型浮体的顶部平台上设置有光伏组件。

6、作为优选，所述π型浮体的顶部平台朝向外侧的一端设置有延申平台，所述延申平台与倒梯形浮箱的外侧斜面之间形成有圆弧形折角，所述振荡浮子波能装置设置在延申平台上。

7、作为优选，多个所述π型浮体形成的迎浪面包括有包围型迎浪面、v型迎浪面或者圆弧形迎浪面。

8、作为优选，多个所述π型浮体之间采用万向节式连接器连接，多个所述普通型浮体之间采用万向节式连接器连接，所述π型浮体与普通型浮体之间采用橡胶圈式连接器连接。

9、作为优选，所述振荡水柱波能装置包括风机和腔室二，所述腔室二为π型浮体中两个倒梯形浮箱之间形成的空间结构，腔室二的顶部设置有开口，开口处设置有风机。

10、作为优选，所述腔室二为缩颈式π型气腔，底部与海面联通，顶部通过管路与腔室一联通。

11、作为优选，所述振荡浮子波能装置包括浮子、导轨和气室，所述导轨穿过浮子固定在π型浮体的最前端，浮子沿着导轨进行上下垂荡运动，浮子的顶部连接有气室底部可上下滑动的挡板，所述气室的顶部通过管路与腔室一联通。

12、作为优选，所述储能装置与pto系统连接，将pto系统产生的机械能转化为电能存储。

13、作为优选，所述pto系统连接有气囊式波能转换装置，通过气囊式波能转换装置中气囊的扩张与收缩带动pto系统工作。

14、作为优选，所述光伏组件包括有光伏板和立柱，所述立柱设置在π型浮体和普通型浮体的顶部平台上，支撑光伏板。

15、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：

16、(1)、本申请采用多个由两个倒梯形浮箱组成的π型浮体组成的迎浪面，一方面当风浪迎上迎浪面时，π型浮体的外侧一端可以将部分海浪向上引导或反射波浪，最大效率消耗波浪能；另一方面，π型浮体的主体构型设计为风浪与浮体提供了较大的接触面与接触时间，极大减缓了波浪对装置的冲击，保障了集成系统的稳定与安全性；

17、(2)、本申请通过π型浮体以及振荡浮子波能装置和振荡水柱波能装置的设置，在π型浮体前端产生的聚波效应和通过抗浪消波后的较长波浪被振荡浮子-振荡水柱混合波能装置进行干涉共振，二次消耗波能，使整体获得最大效率的消波效果；

18、(3)、本申请通过采用π型浮体和普通型浮体相互集成的设置，π型浮体不同的布置方式可以抵抗海上恶劣环境，在开敞海域，可以将π型浮体布置在普通型浮体外围，成包围型、v型和圆弧型，通过前方π型浮体的消波效果，使得波浪破碎，减小海水对背浪面普通型浮体的砰击与其它影响，极大的节省了工程造价，同时也获得了对海上复杂气候环境的适应性；

19、(4)、本申请采用振荡浮子-振荡水柱混合波能融合控制设计，并且采用同一个储能模块，依靠振荡浮子波能装置捕获中短波，振荡水柱波能装置捕获长波，两者的集成设计高效完成了对不同波长的波浪捕获，实现电能的稳定输出；

20、(5)、本申请通过采用倒梯形浮箱组成的π型浮体，利用倒梯形浮箱顶部的超大面积来铺设光伏组件，使光伏组件达到最大的发电效率，稳定输出由光伏组件产生的电能，同时由于倒梯形浮箱的顶部面积大于正常浮箱顶部的面积，设置在倒梯形浮箱顶部最前方的光伏组件的前方能够留有较大的气隙，当海浪撞击情况下，如果倒梯形浮箱前端设置的延申平台发生变形时，能够保护光伏组件免受影响。

技术特征：

1.一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：包括有多个π型浮体和多个普通型浮体，多个所述π型浮体设置在多个普通型浮体构成的整体结构的外围，形成整体结构的迎浪面，π型浮体的主体由两个倒梯形浮箱组成；

2.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：所述π型浮体的顶部平台朝向外侧的一端设置有延申平台，所述延申平台与倒梯形浮箱的外侧斜面之间形成有圆弧形折角，所述振荡浮子波能装置设置在延申平台上。

3.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：多个所述π型浮体形成的迎浪面包括有包围型迎浪面、v型迎浪面或者圆弧形迎浪面。

4.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：多个所述π型浮体之间采用万向节式连接器连接，多个所述普通型浮体之间采用万向节式连接器连接，所述π型浮体与普通型浮体之间采用橡胶圈式连接器连接。

5.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：所述振荡水柱波能装置包括风机和腔室二，所述腔室二为π型浮体中两个倒梯形浮箱之间形成的空间结构，腔室二的顶部设置有开口，开口处设置有风机。

6.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：所述腔室二为缩颈式π型气腔，底部与海面联通，顶部通过管路与腔室一联通。

7.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：所述振荡浮子波能装置包括浮子、导轨和气室，所述导轨穿过浮子固定在π型浮体的最前端，浮子沿着导轨进行上下垂荡运动，浮子的顶部连接有气室底部可上下滑动的挡板，所述气室的顶部通过管路与腔室一联通。

8.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：所述储能装置与pto系统连接，将pto系统产生的机械能转化为电能存储。

9.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：所述pto系统连接有气囊式波能转换装置，通过气囊式波能转换装置中气囊的扩张与收缩带动pto系统工作。

10.根据权利要求1所述的一种抗台型波光一体化新能源装置，其特征在于：所述光伏组件包括有光伏板和立柱，所述立柱设置在π型浮体和普通型浮体的顶部平台上，支撑光伏板。

技术总结本发明公开了一种抗台型波光一体化新能源装置，包括有多个π型浮体和多个普通型浮体，多个π型浮体设置在多个普通型浮体构成的整体结构的外围，形成整体结构的迎浪面，π型浮体的主体由两个倒梯形浮箱组成，在π型浮体的最前端设置有振荡浮子波能装置，在π型浮体中两个倒梯形浮箱之间形成的腔室上设置有振荡水柱波能装置，π型浮体和普通型浮体的顶部平台上设置有光伏组件，本申请能够克服浮式光伏发电对海况要求高的缺点，利用π型浮体迎浪面的反射、破碎以及箱体之间波能装置吸波功能，达到抵御海浪的冲击和削弱透射波浪能量的目标,同时能够降低总体光伏系统造价，为深远海浮式光伏总布置和研究提供研究思路。技术研发人员：程勇,胡益农,嵇春艳受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20