波能轉(zhuǎn)換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于從水波的移動(dòng)來產(chǎn)生電能的波能轉(zhuǎn)換器，和用于從或多或少地間斷的機(jī)械能(諸如本體的或多或少的定期移動(dòng))來產(chǎn)生電能的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]波能是來自水面與風(fēng)之間的摩擦的可再生能的集中形式。開闊海面上的風(fēng)產(chǎn)生能量，然后能量傳送到較接近海岸的位置，在那里，由波能轉(zhuǎn)換器提取。由于海浪的能量密度高，故與例如風(fēng)相比，波功率是非常面積有效的，而且平均能含量更緩慢且可預(yù)測(cè)地改變。資源量大且可在人口密集區(qū)域附近采集。
[0003]關(guān)于采集波能的一個(gè)困難在于，即使在給定海況內(nèi)，波浪的高度和頻率也非常大地變化。較大的波浪包含總能量中的相當(dāng)大一部分，但沒有較小的波浪發(fā)生的那么頻繁。大波浪的能量高峰使得高峰-平均功率比高。系統(tǒng)必須針對(duì)高峰來進(jìn)行尺寸設(shè)置，從而導(dǎo)致投資成本高。為了避免這種情況，波能轉(zhuǎn)換器使用功率平穩(wěn)，以使得能夠在不需要使功率輸出和電力系統(tǒng)過大的情況下利用這些高的能量高峰。領(lǐng)先的波功率裝置開發(fā)者使用多種功率平穩(wěn)裝置。
[0004]當(dāng)選擇和比較能量儲(chǔ)存裝置時(shí)，重要的是考慮儲(chǔ)存裝置的能量和功率定額，以及儲(chǔ)存裝置對(duì)功率捕獲能力、系統(tǒng)效率、構(gòu)件大小設(shè)置和系統(tǒng)可靠性有何影響。波功率以脈沖的方式被捕獲，由此儲(chǔ)存裝置的功率定額高是非常重要的。捕獲到的功率是間斷的，高峰-平均功率比在任何給定海況中范圍都是10。能量定額僅需要足以使幾個(gè)連續(xù)的波的功率平穩(wěn)，以便根據(jù)給定海況來提供平穩(wěn)的輸出功率。儲(chǔ)存裝置的位置及其特性會(huì)影響WEC系統(tǒng)捕獲功率的能力。必要的是儲(chǔ)存裝置在發(fā)電機(jī)之前位于功率輸出中，以使得發(fā)電機(jī)能夠高效地操作，以及減小通過電力系統(tǒng)的構(gòu)件的大小。這個(gè)位置還將使發(fā)電機(jī)與WEC系統(tǒng)中的能量吸收單元分開，并且因而其特性和控制應(yīng)用于能量吸收單元的阻尼力的能力將影響功率捕獲。
[0005]與氣體或彈簧蓄能器相比，重力蓄能器具有有利特性。重力蓄能器對(duì)能量吸收單元提供的阻尼力將僅受蓄能器中的砝碼的慣性的影響，但不受儲(chǔ)存能量的水平的影響，在彈簧或氣體蓄能器的情況下也是如此。因而與氣體或彈簧蓄能器相比，重力蓄能器具有以更平緩的水平保持阻尼力的能力，這提供較好的功率捕獲能力和對(duì)功率輸出中的構(gòu)件定額的利用。還用機(jī)械構(gòu)件實(shí)現(xiàn)重力蓄能器，與在氣體蓄能器的情況下使用的液壓構(gòu)件相比，機(jī)械構(gòu)件以變化大的功率含量更高效地操作?？稍诠β瘦敵鲋惺褂玫牡谌悆?chǔ)存裝置是飛輪，但此類蓄能器很難用于波功率，因?yàn)橥ㄍβ瘦敵龅臋C(jī)械輸入速度的變化大。使飛輪與波運(yùn)動(dòng)保持同時(shí)聯(lián)接是困難的，因?yàn)轱w輪對(duì)發(fā)電機(jī)提供的速度可變性減小。為了實(shí)現(xiàn)同時(shí)聯(lián)接，在能量吸收單元和飛輪之間需要具有無級(jí)齒輪范圍的可變齒輪箱。但可變齒輪箱的現(xiàn)有解決辦法在齒輪范圍方面是有限的，而且效率低下，尤其是當(dāng)齒輪比在大范圍內(nèi)不斷循環(huán)時(shí)。
[0006]在國際專利公布N0.WO 2009/1 0501 I中顯示了使用機(jī)械功率輸出的波能轉(zhuǎn)換器，其具有重力蓄能器，該波能轉(zhuǎn)換器提供上面描述的高性能功率平穩(wěn)的所需能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種具有重力蓄能器的、具有改善的機(jī)械功率輸出的波能轉(zhuǎn)換器。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種波能轉(zhuǎn)換器，其包括:能量吸收單元，其當(dāng)波能轉(zhuǎn)換器布置在一池水中時(shí)吸收由水的移動(dòng)生成的能量；功率平穩(wěn)單元；功率生成單元，其布置成產(chǎn)生功率；和能量儲(chǔ)存裝置，其布置成儲(chǔ)存機(jī)械能，其中，功率平穩(wěn)單元布置成儲(chǔ)存能量和從能量儲(chǔ)存裝置取回能量；其中，能量吸收單元、功率平穩(wěn)單元、功率生成單元和能量儲(chǔ)存裝置適于協(xié)作，并且其中，功率平穩(wěn)單元布置成當(dāng)能量吸收單元吸收比功率生成單元生成的多的功率時(shí)，將來自能量吸收單元的能量積蓄在能量儲(chǔ)存裝置中，且當(dāng)能量吸收單元吸收比功率生成單元生成的少的功率時(shí)，使能量耗散到功率生成單元，波能轉(zhuǎn)換器的特征在于:第一傳輸裝置，其適于將由能量吸收單元吸收的能量傳遞到功率平穩(wěn)單元和/或功率生成單元；和第二傳輸裝置，其適于將能量從功率平穩(wěn)單元傳遞到能量儲(chǔ)存裝置。
[0009]在優(yōu)選實(shí)施例中，第一傳輸裝置包括連接到功率平穩(wěn)單元和/或功率生成單元的機(jī)械整流器。
[0010]在優(yōu)選實(shí)施例中，第一傳輸裝置包括去往液壓渦輪/馬達(dá)系統(tǒng)的至少一個(gè)液壓泵，其中，通過形成液壓渦輪/馬達(dá)的單向旋轉(zhuǎn)的閥來對(duì)從至少一個(gè)液壓泵產(chǎn)生的流進(jìn)行整流。
[0011]在優(yōu)選實(shí)施例中，第一傳輸裝置包括下列中的任一個(gè):齒條和小齒輪、鏈和鏈小齒輪、滾珠/滾柱絲杠、杠桿軸和絞盤系統(tǒng)。
[0012]在優(yōu)選實(shí)施例中，能量吸收單元包括具有諸如水或空氣的流體的管或腔，和渦輪，優(yōu)選為韋爾斯禍輪(Wells turbine)。
[0013]在優(yōu)選實(shí)施例中，第二傳輸裝置包括下列中的任一個(gè):齒條和小齒輪、鏈和鏈小齒輪、滾珠/滾柱絲杠、杠桿軸和絞盤系統(tǒng)。
[0014]在優(yōu)選實(shí)施例中，能量儲(chǔ)存裝置包括下列中的任一個(gè):配重、機(jī)械彈簧、液壓彈簧、液壓彈簧、和氣動(dòng)彈簧。
[0015]在優(yōu)選實(shí)施例中，功率平穩(wěn)單元和功率生成單元位于單獨(dú)的近海平臺(tái)上，優(yōu)選地位于浮動(dòng)結(jié)構(gòu)上。
[0016]在優(yōu)選實(shí)施例中，功率平穩(wěn)單元和功率生成單元在近海位于牢固地固定到海底的結(jié)構(gòu)中。
[0017]在優(yōu)選實(shí)施例中，功率平穩(wěn)單元和功率生成單元位于陸上。
[0018]在優(yōu)選實(shí)施例中，波能轉(zhuǎn)換器包括第一殼體，該第一殼體包封功率平穩(wěn)單元和功率生成單元。
[0019]在優(yōu)選實(shí)施例中，能量儲(chǔ)存裝置是重物，其在第二殼體內(nèi)側(cè)的線性導(dǎo)引件上被導(dǎo)引。
[0020]在優(yōu)選實(shí)施例中，第一和第二殼體牢固地但優(yōu)選為可脫開地附連到彼此。
[0021]在優(yōu)選實(shí)施例中，波能轉(zhuǎn)換器包括連接到公共流體收集系統(tǒng)的多個(gè)能量吸收單元，其中各能量吸收單元有助于將流體泵送到公共液壓馬達(dá)，該公共液壓馬達(dá)連接到功率平穩(wěn)單元和/或功率生成單元，其中，能量吸收單元位于與功率平穩(wěn)單元和/或功率生成單元分開的位置。
[0022]在優(yōu)選實(shí)施例中，能量儲(chǔ)存裝置和第二傳輸裝置位于來自功率平穩(wěn)單元和/或功率生成單元的殼體的延伸殼體中，延伸殼體使能量儲(chǔ)存裝置和第二傳輸裝置與周圍環(huán)境分開。
【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在以示例的方式，參照附圖來描述本發(fā)明，在附圖中:
圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)的總體布局的框圖，波能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)包括能量吸收單元、具有功率平穩(wěn)單元和功率生成單元的功率輸出裝置；
圖2是解釋根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換器的大體操作的示意圖，波能轉(zhuǎn)換器具有功率平穩(wěn)單元，功率平穩(wěn)單元包括三向齒輪箱；
圖3是解釋根據(jù)本發(fā)明的波能轉(zhuǎn)換器的大體操作的示意圖，波能轉(zhuǎn)換器具有功率平穩(wěn)單元，功率平穩(wěn)單元包括發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)具有兩個(gè)單獨(dú)旋轉(zhuǎn)的部件；
圖4-5顯示根據(jù)本發(fā)明的具有第一傳輸裝置的不同液壓實(shí)施例的波能轉(zhuǎn)換器系統(tǒng)，其顯示能量吸收單元的單向和雙向功率捕獲；
圖6顯示位于近海的不同類型的能量吸收單元，其通過將流體泵送到位于陸上的功率平穩(wěn)單元和功率產(chǎn)生來傳遞捕獲到的功率；
圖7-9顯示具有與功率平穩(wěn)單元不同的能量吸收單元和傳輸裝置的組合的波能轉(zhuǎn)換器的細(xì)節(jié)，和功率平穩(wěn)單元與能量儲(chǔ)存裝置之間的齒條和小齒輪傳輸；
圖1Oa和1b