阅读说明：本技术 一种浮式防波堤-海洋能装置集成系统 (Floating breakwater-ocean energy device integrated system ) 是由 赵玄烈 耿敬 李明伟 周加春 张立东 张洋 薛蓉 李扬 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明一种浮式防波堤-海洋能装置集成系统,包括防波堤、浮子、水轮机和锚泊系统；所述防波堤迎浪侧的上部设置有波能发电系统,所述浮子通过传动杆与波能发电系统连接,所述防波堤的下部还设置有海流发电系统,所述水轮机通过支撑臂与海流发电系统连接,所述锚泊系统包括锚链和与锚链连接的锚,所述锚链成八字形固定在防波堤的两侧,锚固定在海底。本发明可以实现多种海洋能装备与常用传统海工建筑物的集成应用,实现海工结构的功能多元化,同时可以达到多种装备成本共享和空间共享的目的,促进海洋能装备的工程化应用。(the invention relates to a floating breakwater-ocean energy device integrated system, which comprises a breakwater, a floater, a water turbine and an anchoring system, wherein the breakwater is connected with the floater; the wave energy power generation system is arranged on the upper portion of the wave facing side of the breakwater, the floater is connected with the wave energy power generation system through a transmission rod, the ocean current power generation system is further arranged on the lower portion of the breakwater, the water turbine is connected with the ocean current power generation system through a support arm, the anchoring system comprises anchor chains and anchors connected with the anchor chains, the anchor chains are fixed on the two sides of the breakwater in a splayed mode, and the anchors are fixed on the sea bottom. The invention can realize the integrated application of various ocean energy equipment and common traditional marine engineering buildings, realize the function diversification of marine engineering structures, simultaneously achieve the purposes of cost sharing and space sharing of various equipment and promote the engineering application of the ocean energy equipment.)

一种浮式防波堤-海洋能装置集成系统

技术领域

本发明涉及一种海洋能装置集成系统，尤其涉及一种浮式防波堤-海洋能装置集成系统，属于新能源利用技术。

背景技术

在当今世界，随着一次性能源逐渐枯竭，环境污染的日益加剧，人们把目光越来越多的投向了清洁的可再生能源的开发与利用。海洋能是海洋可再生能源的重要组成部分，是一种清洁的可再生能源。占地球表面积71％的海洋蕴藏着巨大的波浪能和海流能，目前，人们已开发出数以千计的形式各异的波浪能发电装置和海流能发电装置。

伴随着海洋能开发技术的日益成熟，然而昂贵的基础设施建造成本成为了阻碍海洋能开发利用的一大瓶颈。另外，装置在恶劣海况下较差的生存能力是阻碍其商业化运行的又一大障碍。因此，降低海洋能装置的建造成本和提高其恶劣海况下的生存能力，是海洋能开发利用的关键。而多元化和综合利用则是节省海洋能装备建造成本的有效途径。此外，对于我国的海域来说其波能流密度较小，显著提高波浪能装置的效率对于波浪能装置的工程化应用尤为重要。对于结合防波堤等港、海设施建造波能发电站，可以节省其支撑设备的建造成本。对于海流能发电装置而言，将水轮机安装于现有海工结构(如防波堤等)可节省支撑结构的相关造价，进而显著提高其经济性。

发明内容

本发明的目的是为了实现多种海洋能装备与常用传统海工建筑物的集成应用，实现海工结构的功能多元化，同时可以达到多种装备成本共享和空间共享的目的而提供一种浮式防波堤-海洋能装置集成系统。

本发明的目的是这样实现的：

一种浮式防波堤-海洋能装置集成系统，包括防波堤、浮子、水轮机和锚泊系统；所述防波堤迎浪侧的上部设置有波能发电系统，所述浮子通过传动杆与波能发电系统连接，所述防波堤的下部还设置有海流发电系统，所述水轮机通过支撑臂与海流发电系统连接，所述锚泊系统包括锚链和与锚链连接的锚，所述锚链成八字形固定在防波堤的两侧，锚固定在海底

本发明还包括这样一些特征：

1.所述防波堤迎浪侧为弧形墙，所述弧形墙设置有水平透空板；

2.所述浮子上设置有压载水泵；

3.所述浮子为圆柱形，且成一字型阵列排布，所述水轮机成阵列排布；

4.所述防波堤的长度大于防波堤的宽度，所述防波堤的长度为垂直于入射波方向，所述防波堤的宽度为平行于入射波方向；

5.所述波能发电系统和海流发电系统的发电设备是液压发电设备或电磁发电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

采用方形浮箱作为基础结构，结构形式简单，该型结构物可以作为防波堤装置，防波堤的主体的迎浪侧设有特殊的弧形墙并配有透空消能结构，该特点可有效减小波浪爬高以及越浪，有利于提高结构的稳定性结构；并在恶劣海况下，浮子可潜没于水中，避免波浪的抨击，提高浮子在恶劣海况下的生存能力；阵列浮子位于防波堤的前侧，其流场环境为入射波和反射波的叠加，能够显著提高装置的发电效率；防波堤主体下部布置有阵列的水轮机，可实现海流能利用，防波堤的主体可作为水轮机的支撑结构。该新型结构集浮式防波堤、波浪能装置、海流能装置于一体，实现海工结构的功能多元化，该集成化设计可有效降低工程建造成本。

附图说明

图1是本发明的结构剖面图；

图2是本发明的结构俯视图；

图3是本发明的防波堤及置于底部的水轮机的示意图。

其中：1为防波堤、2为浮子、3为水轮机、4为弧形墙、5为水平透空板、6为锚链、7为传动杆、8为支撑臂、9为波浪发电系统、10为海流发电系统、11为压载水泵。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

本发明可以实现多种海洋能装备与常用传统海工建筑物的集成应用，实现海工结构的功能多元化，同时可以达到多种装备成本共享和空间共享的目的，促进海洋能装备的工程化应用。一种集成于浮式防波堤-海洋能装置集成系统，主要包括浮子2、水轮机3、防波堤1、和锚泊系统；采用传动杆7连接浮子2和波能发电系统9。防波堤主体的迎浪侧为上弧形结构，即弧形墙4；弧形墙设置多个水平透空板5，该结构特定有利于减小波浪爬高以及越浪。波能发电系统位于防波堤的上部迎浪侧，在波浪的作用下，浮子2与防波堤1存在明显的相对运动，进而驱动波能发电系统9进行发电；防波堤1下部设置水轮机3，采用支撑臂8将水轮机固定于防波堤1的底部，在潮流的作用下，水轮机驱动相关发电系统将海流能转化为电能；防波堤1通过锚链6系泊于海底，锚泊系统包括锚链6和锚。振荡浮子2呈“一”字形阵列布置于防波堤1的迎浪侧，振荡浮子2为“圆柱形”，且相对于波长来说其尺寸足够小，因此易于建造且浮子随波性较好。水轮机3布置于防波堤1主体的下方，并且为阵列布置，海流发电系统10位于防波堤1的底部，防波堤1主体可以充当水轮机3及其发电系统10的支撑结构，实现海流发电装置与浮式防波堤在基础建造成本上的共享。防波堤主体(1)采用锚链的系泊方式，锚链6的布置方式为“八”字形布置，不影响水轮机的正常工作，因此该结构可适用于较深水区域，可根据工程需要进行迁移。浮子2上设置有压载水泵11，当恶劣海况时，位于浮子上的压载水泵11可向浮子2加入压载水，使得浮子2潜没于水中，使得浮子2免受极端波浪的抨击，提高其在恶劣海况下的生存能力。波能发电系统和海流发电吸能的发电设备可以是液压发电设备，也可以是电磁发电机。防波堤的长度垂直于入射波方向明显大于其宽度平行于入射波方向，防波堤的具体长度根据实际工程需要进行确定。

一种浮式防波堤-海洋能装备集成系统，主要包括防波堤1、浮子2、波浪发电系统9、锚链6、水轮机3和海流发电系统10；防波堤1通过锚链6系泊于海底；在波浪的作用下，浮子2与防波堤1存在明显的相对运动，采用传动杆7连接浮子和波浪发电系统9，进而驱动发电系统9进行发电；水轮机3安装于浮式防波堤1的底部。

作为优选，该集成系统较宜布置于15-50米水深的海域，防波堤1主体的长度垂直于入射浪方向远大于其宽度尺寸，其具体长度应视工程实际情况而定。防波堤的宽度约为8-10米，吃水约为3米左右，防波堤1主体迎浪侧设置有弧形墙，弧形墙的弧度以及高度视具体工程情况而定，可灵活变动。

作为优选，迎浪侧波能装置浮子2的尺寸明显小于防波堤宽度，这样有利于提高波能装置的有效频宽，采用刚性连接杆连接浮子2和波能发电系统9，波能发电系统可为直驱电机也可为液压电机，浮子的动能通过发电系统转为电能。浮子设有压载水泵11，压载水泵11应位于浮子的底部或者底部附近位置处，在恶劣海况下通过加压载水的方式使得浮子潜入水面以下，以提高浮子2的生存能力。

作为优选，水轮机3布置于防波堤1主体的底部，通过支撑臂8将水轮机3固定与防波堤1的底部，水轮机3的发电系统位于防波堤1的内部，这样一来防波堤1可作为整个水轮机3的支撑系统。水轮机3的具***置和布置的数量应视具体情况而定，总体原则是水轮机3的方向应与海流方向一致，以实现较高的海流能转换效率。由于防波堤长度方向远大于其宽度，因此阵列波能装置的数量和水轮机的数量也应取决于浮式防波堤的具体长度。

作为优选，锚链3的一端连接于防波堤1的边缘处，另一段连接同侧海底。在防波堤宽度方向上，锚链采用“八”字形布置形式；在防波堤1长度方向上，应布置多组锚链6，建议每隔50米左右布置一组锚链6，具体数量应该视防波堤1的长度而定。

作为优选，防波堤1的顶部为一平台结构，可设置小型风机或者太阳能发电设备，形成一体化的多能互补平台。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。