第34卷第4期广东海洋大学学报Vol.34No.42014年8月JournalofGuangdongOceanUniversityAug.2014收稿日期:2014-03-17基金项目:广东省博士启动项目(1209386,广东海洋大学博士启动项目(E11098第一作者:童军杰(1976-,男,博士,副教授,主要从事微能源系统及海洋能利用。Email:jjtong9311@163一种近岸波浪动能发电装置童军杰1,凌长明1,马晓茜2(1.广东海洋大学工程学院,广东湛江524006;2.华南理工大学电力学院广东广州510641摘要:设计了一种近岸波浪动能发电设备,其特有的双通道结构可将海水的双向流动转化为叶轮的单向旋转。同时,根据近岸波浪能的特点,分析了近岸海水动能和远离海岸波浪波高的关系,研究了通过发电设备的水流速度和设备的流通面积。关键词:双通道;波浪能;近岸:TV139.2文献标志码:A:1673-9159(201404-0080-04ACoastalWaveKineticEnergyPowerGenerationTONGJun-jie1,LINGChang-ming1,MAXiao-qian2(1.GuangdongOceanUniversityofTechnology,SchoolofEngineering,Zhanjiang524006,China;2.SouthChinaUniversityofTechnology,SchoolofElectricPower,Guangzhou510641,ChinaAbstract:Hereintroducedwasacoastalwavekineticenergypowergenerationwithauniquedualchannelstructure,bywhichtwo–waycoastalcurrentwastransformedintosingledirectionrotationoftheimpeller.Alsoaccordingtocoastalwaveenergycharacteristics,therelationshipofinshoreseawaterkineticenergyandthewaveamplitudeawayfromthecoastareanalyzed.Inaddition,thewatervelocityandflowareaofequipmentthroughpowergenerationequipmentarestudied.Keywords:dualchannel;waveenergy;inshore波浪能是海洋能中分布最广的一种可再生能源。对波浪能的利用占海洋能源总利用率50%以上[1-2]。近年来,出现了以波浪能发电为代表的一类海洋能源机械强劲发展的劲头。然而,目前对波浪能的利用主要为远离海岸的深海区域[3-6],对近岸波浪能的利用较少。当海岸倾斜角度较小(<15°时,与深海区域波浪能表现为海水的位能不同,近岸波浪能主要表现为海水的动能,流动形式表现为海水的双向流动。本文介绍了一种近岸波浪动能发电设备的设计,其特有的双通道结构将海水的双向流动转化为单向旋转,使得装置内的叶轮始终沿着同一方向旋转,提高了能量输出的稳定性。同时,分析了波浪波高与近岸海水动能关系,研究了通过发电设备的海水流量和迎流面积。1双通道发电设备结构及工作原理笔者研究团队开发的双通道海流能发电设备结构主要由变速装置、叶轮、发电机和阀门等部件组成,其结构和工作原理分别如图1和图2所示。如图1所示,双通道发电设备结构主要由阀门、挡板、底板、顶板、侧板、变速装置和发电机组成。阀门的系列开关组合分别形成了海水向右流动或童军杰等:一种近岸波浪动能发电装置81者向左流动的通道。海水推动叶轮旋转,进而通过变速装置带动发电机做功。如图2所示,海水向右流动或者向左流动的通道形成过程如下:当流体从左侧流入时,由于流体的推动作用,阀门1和阀门2在挡板位置封闭;阀门3和阀门4向右旋转打开,形成向海水向右流动的通道,海水推动叶轮逆时针旋转做功。1-发电机;2-变速装置;3-叶轮;4-阀门;5-轴;6-挡板;7-底板;8-侧板图1双通道发电设备结构(去掉顶板Fig.1Thestructureofdualchannelelectricpowerequipment(removingroof1-复位弹簧;2-阀门1;3-叶片;4-叶轮轴;5阀门2;6-阀门3;7-挡板;8-阀门4图2双通道发电设备工作原理(海水向右流动Fig.2Dualchannelpowergenerationequipmentworks(seawaterflowtoright同理,当流体从右侧流入时,由于流体的推动作用,阀门3和阀门4在挡板位置封闭;阀门1和阀门2向左旋转打开,形成海水向左流动的通道,海水推动叶轮逆时针旋转做功。波浪动能在近岸的主要表现形式为海水的双向流动,当海水分别向右或者向左流动时,双通道发电设备分别形成海水向右或者向左流动的通道,使得叶轮向同一个方向旋转,因而减小了能量输出的不稳定性。双通道发电设备的进出口设计为渐缩型通道结构,能有效增加海水的输入能量。2近岸波浪能分析当海岸倾斜角度较小(<15°时,近岸波浪能主要表现为海水的动能,对近岸波浪能分析如下:1假...