海域波浪能拾能器、发电装置及发电系统的制作方法

本发明涉及可再生能源，尤其涉及发电，具体来说，涉及一种海域波浪能拾能器、发电装置及发电系统。

背景技术：

1、人类社会经济的发展对能源尤其是电能的需求日益增加，但是自工业革命以来人类主要依赖的宝贵的化石能源日趋枯竭，人类活动产生的温室气体的积累及其对地球环境的影响，正日益接近临界点，控制温室气体尤其是co2排放已是刻不容缓。使用非化石能源的可再生资源获得能源是人类维持地球环境、实现可持续发展的最佳选择并且日益迫切。

2、地球71%的面积被海洋覆盖，海洋中蕴含着巨大的能源资源，其中就包括潮汐能、海流能、波浪能等，这些可再生能源蕴含量巨大且取之不尽用之不竭。

3、全球海洋中波浪能总储量虽大，但由于波浪是分布在整个巨大海洋表面，在大部分海域其局部资源聚集量并不高，因此品位相对较低，另外波浪能因海洋表面受风和日照的影响导致波浪波幅和频率变化无规则，变化幅度大而难以获取尤其难以大规模经济、高质量获取。

4、现有技术虽然也有一些利用波浪能进行发电的方案，但是几乎都存在波浪能采集利用效率低，难以解决因为波浪波幅、波频杂乱且随机变化使生产的电能频率不规则、不稳定导致电力质量差，获得的电力存在难以上网、更难以大规模经济推广等问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种海域波浪能拾能器、发电装置及发电系统，能够有效提高波浪能的拾取、利用效率，并且，能根据当地对电能的需求在海域大规模布置相应拾能器进行组网配合形成大功率发电系统，能够充分吸收波浪能，并克服波浪不稳定造成的发电不稳定问题，从而实现高效、充分采集、利用波浪能发电，生产符合电网标准的高质量电能，提高可再生能源发电的经济性。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种海域波浪能拾能器，其特征在于：包括底桩、中心柱以及浮体；

3、所述底桩用于与海底固定连接；中心柱竖直设置，其下端与底桩固定连接；

4、所述浮体包括内浮筒和外浮筒，所述内浮筒和外浮筒均套设在中心柱上，并能沿中心柱上下移动；其中，内浮筒与外浮筒通过连接件固定连接，且内浮筒的四周与外浮筒的四周之间均具有间距，并形成密封的储能腔；在内浮筒内设有一隔板，所述隔板套设在中心柱上，并与中心柱固定连接，且隔板的边缘与内浮筒的内壁贴合；

5、在内浮筒的顶部设有第一排出阀，底部设有第二排出阀；在内浮筒的上部设有进气阀，该进气阀与一进气管道相连，该进气管道穿过外浮筒后向上延伸至浮体上方；在内浮筒的上部还设有第一进水阀，该第一进水阀与第一进水管道相连，且第一进水管道伸出外浮筒；在内浮筒的下部还设有第二进水阀，该第二进水阀与第二进水管道相连，且第二进水管道伸出外浮筒；

6、在外浮筒的顶部设有一排气阀，底部设有一排水阀；所述排气阀与排气管道相连，排水阀与排水管道相连；

7、其中，第一排出阀、第二排出阀、进气阀、第一进水阀、第二进水阀、排气阀以及排水阀均采用单向阀。

8、进一步地，在进气管道、排气管道以及排水管道上均设有电控阀门。

9、进一步地，所述排气管道与排水管道的自由端相连后与一软管相连。

10、进一步地，在外浮筒上设有一位置传感器；在外浮筒内还设有压力传感器和水位传感器，其中，压力传感器和水位传感器均位于内浮筒外，且压力传感器位于外浮筒的上部。

11、进一步地，所述中心柱上端与一限位器相连。

12、进一步地，所述浮体的外浮筒的最大截面面积与隔板的面积之比在2-50之间。

13、进一步地，所述外浮筒的上端与内浮筒的上端通过套管相连，外浮筒的下端与内浮筒的下端也通过套管相连，所述套管套设在中心柱上，并与中心柱滑动配合相连。

14、进一步地，所述外浮筒与内浮筒通过连杆相连，外浮筒的两端和内浮筒的两端均通过密封连接件与中心柱滑动配合相连。

15、一种海域波浪能拾能器的浮体调节方法，其特征在于：包括如下步骤：

16、1）将上述的波浪能拾能器安装于海域中，并使浮体的上端位于海面上方；

17、2）开启进气管道和排水管道上的电控阀门，关闭排气管道上的电控阀门，上下移动浮体，使浮体质量减轻；

18、3）关闭进气管道和排水管道上的电控阀门，开启排气管道上的电控阀门，上下移动浮体，使浮体质量增加，从而实现浮体质量及自振频率受控调整。

19、进一步地，实时监测当前海域当时波浪频率，并实时解析出最大能量波浪频率，通过调节浮体储能腔中空气量控制浮体储能腔内的水位，使浮体随时与当前海域当时选择频率同频共振。

20、一种海域发电装置，其特征在于：包括上述的波浪能拾能器和水轮发电机；所述波浪能拾能器的底桩与海底固定连接，其中心柱的上端和浮体的上端均位于海面上方，波浪能拾能器的排水管与水轮发电机的进水端相连。

21、一种海域发电系统，其特征在于：包括拾能模块、储能模块以及发电模块；所述拾能模块包括若干上述的波浪能拾能器，其中，波浪能拾能器的底桩与海底固定连接，其中心柱的上端和浮体的上端均位于海面上方，初始状态，当海面平静时，隔板位于内浮筒中部，并位于海域涨潮时的海面最高位置与落潮时海面最低位置的中间位置；

22、各波浪能拾能器的排气管道和排水管道相连通后与一集能管道相连；所述储能模块包括若干集能储能器和多个稳压容器，所述集能储能器和稳压容器均为密封的容器；其中，集能储能器均通过连接管与集能管道的顶部相连通，多个稳压容器的顶部和底部分别依次相连通；所述集能管道的一端封闭，另一端与其中一稳压容器相连通；各集能储能器的顶部均与一气管支管相连，各气管支管与一气管汇合管相连通，该气管汇合管与其中一稳压容器相连通；各集能储能器的底部均与一水管支管相连，各水管支管与一水管汇合管相连通，该水管汇合管与其中一稳压容器相连通；所述稳压容器通过管道与发电模块相连，并能驱动发电模块进行发电。

23、进一步地，所述发电模块包括若干水轮发电机组和/或气轮发电机组；其中，稳压容器的顶部通过供气管道与气轮发电机组的进气端相连，稳压容器的底部通过供水管道与水轮发电机组的进水端相连。

24、进一步地，若干拾能器分布形成多组，每组拾能器组分别与一集能管道相连；其中，多根集能管道分别与多个集能储能器相连，且多根集能管道同时与一稳压容器相连或分别与一稳压容器相连；或者，多根集能管道与一集能管道汇合管相连后与多个集能储能器相连，并在各集能管道上设有压力传感器，在集能管道与集能管道汇合管之间设有电控阀门和止回阀，同时，集能管道汇合管与其中一稳压容器相连，并在集能管道汇合管与稳压容器之间设有止回阀。

25、进一步地，在各集能储能器和稳压容器内均设有压力传感器和液位传感器；在各连接管上、气管支管上、水管支管上以及供气管道与各气轮发电机组和/或供水管道与各水轮发电机组之间均设有电控阀门；在各连接管上、气管支管上以及水管支管上还设有止回阀；

26、还包括控制器，各压力传感器、液位传感器、位置传感器以及电控阀门均与该控制器相连。

27、进一步地，所述内浮筒的高度大于当前海域的最高涨潮和最低落潮时的高度差与当前海域的历史最大波幅之和。

28、进一步地，所述发电模块还包括输变电模块和/或整流模块及储能电池，用于将各发电机组产生的电力接入电网或蓄电存储。

29、与现有技术相比，本发明具有如下优点：

30、1、本发明提供一种结构简单、运行可靠、成本较低的海洋能量收集发电系统。

31、2、本方案公开的拾能器，能够更好的对波浪能进行采集，既可以生产压缩空气，也可以生产高压海水；简单并且低成本，可以全球广泛推广的高效波浪能拾能器及布置阵列，是可以根据海域条件及当地对能源需求大小而广域大规模收集海浪能的波浪能发电系统。

32、3、本方案公开的发电系统，既可以利用生产的高压空气、高压海水发电，也可以通过集能储能器对各拾能器输送的高压空气、海水进行收集、存储，从而对能量进行存储并在需要时进行发电，如：为电网调峰。

33、4、本系统让工质先进入稳压容器，再输送到发电机组，这样能够克服因波浪能不稳定、频率及幅度不确定造成的波浪能发电各种不稳定缺陷，使系统能够够提供高品质且符合上网标准的电能。

34、5、本系统规模可以根据需求调整，即可以大规模发电上网，通过大规模合理布置，本系统可以充分吸收当前海域海浪能量；也可以根据需要提供小负荷电能应用于如：满足对航标供电、满足小岛电力需求。

35、6、拾能器拾能做功能力随波浪增大能够大幅提升无上限。