岸式波浪能發電裝置主體部分包括能量採集裝置、能量傳遞裝置和直線發電機，其中能量採集裝置包括水平擋板和浮子，浮子與水平擋板在水平而內大致處於同一條線上，但浮子漂浮在水而上，擋板則部分插入水中;能量傳遞裝置主要有槓桿機構、滾子傳動機構(包括上滾子和下滾子)及彈簧等，槓桿一端與浮子相連，另一端與直線發電機的磁鐵相連，用於實現浮子與直線發電機的磁鐵之間的能量傳遞。
基本介紹
- 中文名：岸式波浪能發電裝置
- 外文名：Shore wave power plant
- 類型：電力設備
- 作用：發電
- 領域：能源
- 學科：電氣工程
簡介,波浪能的套用,近岸波浪能特點,裝置的技術方案,裝置的技術實現,裝置的套用,總結,
簡介
在對江河水能的利用上，目前主要是通過築建大壩提高水位，利用水的勢能來發電，其能量利用形式單一、波浪的運動分為水平和豎直兩個方向，其對應著兩種不同形式的能量、針對這一特點，在對江河沿岸波浪運動情況進行了調查和分析後，設計出一種以直線發電機為基礎的新型波浪能發電裝置;對兩種不同形式的能量分別進行收集，並對其具體結構和工作原理作了詳細描述、該發電裝置利用波浪在水平方向的運動推動擋板水平運動，利用波浪在豎直方向的振動帶動浮子上下運動，由傳動裝置帶動直線發電機的線圈和磁鐵反向相對運動，從而產生電能，實現對江河沿岸波浪能的充分利用、隨著全球能源危機愈演愈烈.新能源的開發利用成為日益重要的課題。我國江河眾多，聞名於世界的大河就有長江與黃河。以長江為例，長江水系十分發達，長江有支流5000餘條，水能資源豐富，因此，江河波浪能開發利用的意義尤為重大。目前我國江河波浪能的開發急需解決的問題就是如何充分利用波浪能，使其真正為可持續發展做貢獻。
波浪能的套用
波浪能主要是指海洋表而波浪所具有的動能和勢能。波浪的能量與波高的平方、波浪的運動周期等因素相關。波浪能以機械能的形式存在，是海洋能中品位最高的一種能量2。目前對波浪能的利用主要局限于海洋，從上世紀70年代開始，有許多沿海國家積極開展了對海洋波浪能的研究與開發。其中，英國在上世紀80年代初就已成為世界波浪能研究中心，於1990年和1994年分別在蘇格蘭伊斯萊島和奧斯普雷建成了75kw和2000OkW振盪水柱式和固定式岸基波力電站。日本的波浪能研究與開發也取得了相當大的成就，從上世紀80年代中期至今，日本已建成4座波力發電站，單機容量為40-125 kw。然而，在海洋波浪能的套用已經逐漸走向商業化套用時，江河波浪中所蘊含的大量波浪能的開發利用卻仍處於初級階段。
近岸波浪能特點
江河波浪能稍有別于海洋波浪能，主要以水平方向運動所具有的動能為主，同時存在勢能，其能量相對於海洋波浪能較低。為實現對江河波浪能的充分利用，必須解決目前江河波浪能發電所而臨的三大難題:一是固定問題，由於江河多為水運要道，發電裝置須不影響航運，且由於波浪能很不規律，浮於水而的發電裝置易受波浪衝擊;二是穩定性問題，由於波浪的運動沒有規律性和周期J哇，受技術限制，波浪能發電裝置只能將吸收來的不穩定波浪能轉化為不穩定的電能;三是效率問題，江河中的波浪能相較於海洋波浪能能量較小，必須提高波浪能的利用效率才有實用價值。
江河波浪能是一種取之不盡的可再生清潔能源，且其分布而廣，以武漢為例，就有長江、東湖等水系。目前江河波浪能的利用僅限於小功率發電，主要套用於導航浮標、燈塔等設備，波浪能的利用仍有很大的開發空間，具有良好的套用前景。
裝置的技術方案
新型岸式波浪發電裝置結構如圖1所示。裝置主體部分包括能量採集裝置、能量傳遞裝置和直線發電機，其中能量採集裝置包括水平擋板和浮子，浮子與水平擋板在水平而內大致處於同一條線上，但浮子漂浮在水而上，擋板則部分插入水中;能量傳遞裝置主要有槓桿機構、滾子傳動機構(包括上滾子和下滾子)及彈簧等，槓桿一端與浮子相連，另一端與直線發電機的磁鐵相連，用於實現浮子與直線發電機的磁鐵之間的能量傳遞。下滾子與水平擋板相連，能隨擋板一起在水平方向做往復運動，上滾子通過連桿與直線發電機的線圈相連。該裝置具有3組彈簧，其中兩組置於直線發電機內部，兩組彈簧的一端分別與磁鐵或線圈相連，另一端均與該發電裝置外殼相連。裝置與岸邊的基座固連，且基座錨泊於岸邊。
裝置的技術實現
裝置中直線發電機的線圈和磁鐵分別與擋板一滾子機構和浮子一槓桿機構相連。當入射波浪運動至能量採集裝置擋板和浮子附近時，擋板承受波浪的衝擊作用實現對其動能的收集，並隨入射波浪做同一方向的水平運動，帶動上滾子使其沿擋板上部軌道做豎直向上的運動，與上滾子相連的線圈也做豎直向上的直線運動;同時浮子將其勢能轉化為動能並向上運動，通過連桿使磁鐵做豎直向下的直線運動，進而實現磁鐵與線圈做相反方向的直線運動。波浪退去時，固連在擋板上的彈簧不斷地釋放其在波浪入射過程中儲存的彈性勢能，並將其轉化為擋板的動能，實現擋板的返回運動，上滾子也沿其上部軌道運動，帶動與之相連的線圈做豎直向下的直線運動;同時浮子隨波而下降而向下運動，通過連桿使磁鐵做豎直向上的直線運動，同樣能夠實現磁鐵與線圈做相反方向的直線運動。
直線發電機線圈與磁鐵的反向相對運動，實現了直線發電機發電效果的疊加，使直線發電機處於高效工作狀態。此外，考慮到同一列波在其傳播過程中形狀近似為一條直線，可沿此直線方向設定多個發電裝置，並通過多裝置的並聯整流，實現較大功率輸出。
裝置的套用
新型岸式波浪發電裝置的三維立體圖如圖5所示。該裝置主要分布於江河沿岸或海岸，依照岸邊的具體地理特徵靈活設計基座以實現整個裝置的固定，參考特定水域波浪的波高等具體特徵參數來調整裝置的水平擋板與浮子的結構尺寸，以實現對裝置的最佳化，進而實現對各個方向波浪能的高效利用，達到最大的發電效益。
總結
利用波浪能分別帶動水平擋板一滑輪機構和浮子一槓桿機構上下往復運動，使其連線端的線圈和磁鐵反向相對運動切割磁感線，實現波量能的利用，按照這一原理，對波浪能的發電裝置進行了設計。通過對裝置在運動過程中的受力分析進行simulink建模，並套用M atlas)編程模擬輸入波浪，得到裝置輸出電勢的波形圖，電勢近似為正弦波，幅值約為34 V.
