波能轉換器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于從水波的移動來產生電能的波能轉換器，和用于從或多或少地間斷的機械能(諸如本體的或多或少的定期移動)來產生電能的方法。
【背景技術】
[0002]波能是來自水面與風之間的摩擦的可再生能的集中形式。開闊海面上的風產生能量，然后能量傳送到較接近海岸的位置，在那里，由波能轉換器提取。由于海浪的能量密度高，故與例如風相比，波功率是非常面積有效的，而且平均能含量更緩慢且可預測地改變。資源量大且可在人口密集區域附近采集。
[0003]關于采集波能的一個困難在于，即使在給定海況內，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大一部分，但沒有較小的波浪發生的那么頻繁。大波浪的能量高峰使得高峰-平均功率比高。系統必須針對高峰來進行尺寸設置，從而導致投資成本高。為了避免這種情況，波能轉換器使用功率平穩，以使得能夠在不需要使功率輸出和電力系統過大的情況下利用這些高的能量高峰。領先的波功率裝置開發者使用多種功率平穩裝置。
[0004]當選擇和比較能量儲存裝置時，重要的是考慮儲存裝置的能量和功率定額，以及儲存裝置對功率捕獲能力、系統效率、構件大小設置和系統可靠性有何影響。波功率以脈沖的方式被捕獲，由此儲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連續的波的功率平穩，以便根據給定海況來提供平穩的輸出功率。儲存裝置的位置及其特性會影響WEC系統捕獲功率的能力。必要的是儲存裝置在發電機之前位于功率輸出中，以使得發電機能夠高效地操作，以及減小通過電力系統的構件的大小。這個位置還將使發電機與WEC系統中的能量吸收單元分開，并且因而其特性和控制應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功率輸出中的構件定額的利用。還用機械構件實現重力蓄能器，與在氣體蓄能器的情況下使用的液壓構件相比，機械構件以變化大的功率含量更高效地操作。可在功率輸出中使用的第三類儲存裝置是飛輪，但此類蓄能器很難用于波功率，因為通往功率輸出的機械輸入速度的變化大。使飛輪與波運動保持同時聯接是困難的，因為飛輪對發電機提供的速度可變性減小。為了實現同時聯接，在能量吸收單元和飛輪之間需要具有無級齒輪范圍的可變齒輪箱。但可變齒輪箱的現有解決辦法在齒輪范圍方面是有限的，而且效率低下，尤其是當齒輪比在大范圍內不斷循環時。
[0006]在國際專利公布N0.WO 2009/1 0501 I中顯示了使用機械功率輸出的波能轉換器，其具有重力蓄能器，該波能轉換器提供上面描述的高性能功率平穩的所需能力。
【發明內容】
[0007]本發明的目標是提供一種具有重力蓄能器的、具有改善的機械功率輸出的波能轉換器。
[0008]根據本發明的第一方面，提供一種波能轉換器，其包括:能量吸收單元，其當波能轉換器布置在一池水中時吸收由水的移動生成的能量；功率平穩單元；功率生成單元，其布置成產生功率；和能量儲存裝置，其布置成儲存機械能，其中，功率平穩單元布置成儲存能量和從能量儲存裝置取回能量；其中，能量吸收單元、功率平穩單元、功率生成單元和能量儲存裝置適于協作，并且其中，功率平穩單元布置成當能量吸收單元吸收比功率生成單元生成的多的功率時，將來自能量吸收單元的能量積蓄在能量儲存裝置中，且當能量吸收單元吸收比功率生成單元生成的少的功率時，使能量耗散到功率生成單元，波能轉換器的特征在于: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單元傳遞到能量儲存裝置。
[0009]在優選實施例中，第一傳輸裝置包括連接到功率平穩單元和/或功率生成單元的機械整流器。
[0010]在優選實施例中，第一傳輸裝置包括去往液壓渦輪/馬達系統的至少一個液壓泵，其中，通過形成液壓渦輪/馬達的單向旋轉的閥來對從至少一個液壓泵產生的流進行整流。
[0011]在優選實施例中，第一傳輸裝置包括下列中的任一個: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。
[0012]在優選實施例中，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，優選為韋爾斯禍輪(Wells turbine)。
[0013]在優選實施例中，第二傳輸裝置包括下列中的任一個: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。
[0014]在優選實施例中，能量儲存裝置包括下列中的任一個:配重、機械彈簧、液壓彈簧、液壓彈簧、和氣動彈簧。
[0015]在優選實施例中，功率平穩單元和功率生成單元位于單獨的近海平臺上，優選地位于浮動結構上。
[0016]在優選實施例中，功率平穩單元和功率生成單元在近海位于牢固地固定到海底的結構中。
[0017]在優選實施例中，功率平穩單元和功率生成單元位于陸上。
[0018]在優選實施例中，波能轉換器包括第一殼體，該第一殼體包封功率平穩單元和功率生成單元。
[0019]在優選實施例中，能量儲存裝置是重物，其在第二殼體內側的線性導引件上被導引。
[0020]在優選實施例中，第一和第二殼體牢固地但優選為可脫開地附連到彼此。
[0021]在優選實施例中，波能轉換器包括連接到公共流體收集系統的多個能量吸收單元，其中各能量吸收單元有助于將流體泵送到公共液壓馬達，該公共液壓馬達連接到功率平穩單元和/或功率生成單元，其中，能量吸收單元位于與功率平穩單元和/或功率生成單元分開的位置。
[0022]在優選實施例中，能量儲存裝置和第二傳輸裝置位于來自功率平穩單元和/或功率生成單元的殼體的延伸殼體中，延伸殼體使能量儲存裝置和第二傳輸裝置與周圍環境分開。
【附圖說明】
[0023]現在以示例的方式，參照附圖來描述本發明，在附圖中:
圖1是顯示根據本發明的波能轉換器系統的總體布局的框圖，波能轉換器系統包括能量吸收單元、具有功率平穩單元和功率生成單元的功率輸出裝置；
圖2是解釋根據本發明的波能轉換器的大體操作的示意圖，波能轉換器具有功率平穩單元，功率平穩單元包括三向齒輪箱；
圖3是解釋根據本發明的波能轉換器的大體操作的示意圖，波能轉換器具有功率平穩單元，功率平穩單元包括發電機，該發電機具有兩個單獨旋轉的部件；
圖4-5顯示根據本發明的具有第一傳輸裝置的不同液壓實施例的波能轉換器系統，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單元和功率產生來傳遞捕獲到的功率；
圖7-9顯示具有與功率平穩單元不同的能量吸收單元和傳輸裝置的組合的波能轉換器的細節，和功率平穩單元與能量儲存裝置之間的齒條和小齒輪傳輸；
圖1Oa和1b