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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 一種新型海洋波浪能發(fā)電裝置
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 該作品以小型、離岸式的波浪能發(fā)電裝置為設(shè)計(jì)目標(biāo)，為海洋浮標(biāo)等海洋觀測設(shè)備長時(shí)間持續(xù)供電。設(shè)計(jì)的振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置使用了一對棘輪式離合器，使裝置在波浪上下運(yùn)動(dòng)的過程中都能使輸出軸朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了全波輸出，從而提高了發(fā)電效率。
- 詳細(xì)介紹：
- 海洋浮標(biāo)等離岸海洋設(shè)備無法通過電纜供電，大部分靠蓄電池或太陽能提供電能。而蓄電池容量有限，太陽能依賴天氣狀況，這些固有缺陷不能滿足海洋觀測設(shè)備長時(shí)間持續(xù)供電的要求，維護(hù)使用時(shí)間短。因此，該作品以小型、離岸式的波浪能發(fā)電裝置為設(shè)計(jì)目標(biāo)，為海洋浮標(biāo)等海洋觀測設(shè)備長時(shí)間持續(xù)供電。設(shè)計(jì)的振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置使用了一對棘輪式離合器，使裝置在波浪上下運(yùn)動(dòng)的過程中都能使輸出軸朝一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了全波輸出，從而提高了發(fā)電效率。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 目的： 設(shè)計(jì)研究小型、離岸的海洋波浪能發(fā)電裝置，解決海洋浮標(biāo)等海洋觀測設(shè)備供電難的問題。 基本思路： 波浪是上下運(yùn)動(dòng)的，而發(fā)電機(jī)是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，形成了將波浪的上下運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來進(jìn)行發(fā)電的想法。 研究的主要思路如下 (1) 查閱文獻(xiàn)比較現(xiàn)有的波浪能發(fā)電裝置的優(yōu)缺點(diǎn)，最終選定以振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置為研究對象。 (2)根據(jù)海洋波浪的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和波浪能發(fā)電裝置的工作要求,確定振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置的設(shè)計(jì)原則、設(shè)計(jì)方案。 (3)以俘獲最大的波浪能為目標(biāo)，對浮子尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算；根據(jù)浮子所受波浪力和運(yùn)動(dòng)位移確定轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)尺寸，如雙面齒條、傳動(dòng)齒輪、輸出齒輪和傳動(dòng)軸等。 (4)對振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置的整機(jī)轉(zhuǎn)換效率進(jìn)行計(jì)算，并與其他典型的海洋波浪能發(fā)電裝置的整機(jī)效率進(jìn)行比較。 (5)加工制造出樣品，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測試。 創(chuàng)新點(diǎn)： (1)全波浪輸出，波浪能轉(zhuǎn)換效率高。 (2)以小型、離岸為設(shè)計(jì)目標(biāo)，為海洋浮標(biāo)等海洋觀測設(shè)備持續(xù)提供電能。 技術(shù)關(guān)鍵： 本作品設(shè)計(jì)的海洋波浪能發(fā)電裝置實(shí)現(xiàn)了全波浪輸出，克服了已有裝置效率低、制造成本高的缺點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)獨(dú)立發(fā)電，可以為海洋浮標(biāo)等海洋觀測設(shè)備持續(xù)供電。 主要技術(shù)指標(biāo)： 發(fā)電功率：1kW 整機(jī)效率：40.2%
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 該作品的科學(xué)性、先進(jìn)性主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面： (1)已有的波浪能發(fā)電裝置大多為半波浪輸出，即只能將波浪向上或向下的運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為波浪能，波浪能轉(zhuǎn)換效率較低。而本作品設(shè)計(jì)的波浪能發(fā)電裝置利用一對同向安裝的棘輪式超越離合器能夠?qū)崿F(xiàn)全波浪輸出，即波浪的上下運(yùn)動(dòng)都能轉(zhuǎn)換為電能，提高波浪能轉(zhuǎn)換效率。 (2)本作品設(shè)計(jì)的波浪能發(fā)電裝置是由標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械零部件組成，因此結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)部機(jī)構(gòu)安裝簡便、制造成本低廉。 (3)振蕩浮子式波浪能發(fā)電裝置比其他波浪能發(fā)電裝置低，建造相對簡單，吸收波浪能的效率較高。 (4)根據(jù)海洋浮標(biāo)等海洋觀測設(shè)備的用電需求設(shè)計(jì)的一種小型、離岸式的海洋波浪能發(fā)電裝置，能夠滿足海洋浮標(biāo)等海洋觀測設(shè)備長時(shí)間持續(xù)電能的需求。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 該波浪能發(fā)電裝置尚處于實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 無
作品可展示的形式
- 1.實(shí)物； 2.模型； 3.圖紙； 4.現(xiàn)場演示； 5.圖片； 6.錄像
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測
- （1）海洋浮標(biāo)等離岸海洋觀測設(shè)備無法通過電纜供電，大部分靠蓄電池或太陽能提供電能。而蓄電池容量有限，太陽能依賴天氣狀況，這些固有缺陷不能滿足海洋觀測設(shè)備長時(shí)間持續(xù)供電的要求，維護(hù)使用時(shí)間短。為了實(shí)現(xiàn)為海洋觀測設(shè)備持續(xù)供電的要求，本作品設(shè)計(jì)了小型離岸式海洋波浪能發(fā)電裝置。 （2）在較大面積的河流、湖泊中，本作品設(shè)計(jì)的海洋波浪能發(fā)電裝置可以安裝在河岸，為航標(biāo)燈供電。 （3）通過改變浮子尺寸和裝置尺寸，可以制造出輸出功率更大的波浪能發(fā)電裝置，為用電量較大的元器件供電。 此外，本作品除了為離岸海洋觀測設(shè)備和平臺穩(wěn)定供電奠定基礎(chǔ), 還可考慮海水淡化、供暖、制冷, 解決部分電網(wǎng)未覆蓋的有居民海島、偏遠(yuǎn)無電的無居民海島或建設(shè)生態(tài)島的供電。因此，本作品設(shè)計(jì)的海洋波浪能發(fā)電裝置經(jīng)過進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)和調(diào)試，將具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并具有很好的推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 早在1911年，世界上第一個(gè)海洋波浪能發(fā)電裝置就誕生，之后許多國家都致力于開發(fā)與研究波浪能發(fā)電。80年代波浪能開發(fā)轉(zhuǎn)向以為邊遠(yuǎn)沿海和海島供電為目的的實(shí)用性、商業(yè)化的中小型裝置為目標(biāo)，各國相繼建成了20多個(gè)波浪能轉(zhuǎn)換裝置或電站。 (1)國外研究現(xiàn)狀 自1964年，世界上第一臺小型氣動(dòng)式波浪能發(fā)電裝置發(fā)明以來，到目前為止，世界上已有日本、英國、愛爾蘭、挪威、西班牙、瑞典、丹麥、印度、美國等國家相繼在海上建立了波浪發(fā)電裝置。具有代表性的有：1985年，英國在蘇格蘭的艾萊島建造了一座75kW的振蕩水柱波力電站；1995年，世界上首臺商用波浪發(fā)電機(jī)在英國克萊德河口海灣發(fā)電，容量達(dá)2000kW；2000年，在蘇格蘭伊斯雷島附近建成波浪發(fā)電廠并開始運(yùn)行，生產(chǎn)能力為500 kW；2004年，在蘇格蘭奧克蘭群島上設(shè)立“歐洲海洋能量中心”。這是全球首座海洋能量試驗(yàn)場，它將對新型海洋能源技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行試驗(yàn)和推廣。2008年，“歐洲海洋能量中心”正式啟動(dòng)新研發(fā)的海浪能源系統(tǒng)。目前，日本三井造船、出光興產(chǎn)、風(fēng)力開發(fā)三家公司正在推進(jìn)日本國內(nèi)首家波力電站的建設(shè)工作，預(yù)計(jì)該發(fā)電的功率將達(dá)到2萬千瓦。據(jù)悉，他們計(jì)劃在2011年建好設(shè)備并著手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，到2012年全部完成。 (2)國內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國近代的波浪能研究始于1968年。航空工業(yè)部623所的樊世榮研究了基于水翼原理的波力發(fā)電裝置。自70年代開始，由上海市機(jī)電局牽頭，1975年研制了一臺1kW的波力發(fā)電浮標(biāo)并在浙江省嵊山島附近進(jìn)行了試驗(yàn)。1977年又研制了小型航標(biāo)燈用波力發(fā)電裝置并在長江口的橫沙島附近進(jìn)行了試驗(yàn)。80年代以來，有十幾個(gè)研究所和大學(xué)開展了波能轉(zhuǎn)換的研究。 我國50kW岸式振蕩浮子波浪能電站是由廣州能源研究所研制并建于廣東省汕尾市，項(xiàng)目開始于2001年，2006年4月建成。實(shí)海況試驗(yàn)表明，系統(tǒng)工作平穩(wěn)，轉(zhuǎn)換效率較高，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立穩(wěn)定發(fā)電。我國30kW沿岸固定式擺式電站由國家海洋技術(shù)中心于1994年和2000年進(jìn)行了實(shí)海況試驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了離網(wǎng)發(fā)電，為島上居民供電。 總之，小型、離岸式波浪能發(fā)電裝置的研究和利用較少，現(xiàn)有的小型波浪能發(fā)電裝置功率也較小。隨著我國海洋開發(fā)的深入，海洋浮標(biāo)等觀測設(shè)備對電能的需求隨之增多。因此，開發(fā)小型、離岸式波浪能發(fā)電裝置將具有廣闊的前景。
