2020年7月14日，《组合型振荡浮子波浪能发电装置》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。

实施例1

如图1-图5所示：《组合型振荡浮子波浪能发电装置》包括发电系统和固定系统。

其中，固定系统包括潜浮体104和固定架103，固定架103固定连接于潜浮体104顶部，固定架103顶部设置工作平台101。发电系统包括浮子201、能量转换装置和发电机204。浮子201设置于固定架103的四角，固定架103的每个角设有三根导杆102与浮子201活动连接，浮子201套装于导杆102上，沿导杆102上下运动，三根导杆102呈正三角形排列。能量转换装置包括液压马达205和四组相同的、分别设置于固定架103每个角的三根导杆102之间的液压传动机构。液压马达205设置于工作平台101上。液压传动机构包括液压缸208、油管和油箱214。液压缸208位于浮子上方，其套筒209端通过三角架202固定连接于三根导杆102上，其活塞杆通过固定盘105与浮子201固定连接；油管包括油管A212、油管B213、油管C215、油管D216、油管E217、油管F210和油管G211。油管F210依次连通油管A212、油管B213、油箱214和油管C215，与液压马达205连通；液压马达205出油依次经过油管D216、油管E217和油管G211进入液压缸208。油管F210和油管G211分别连通液压缸208的两端油口。

发电机204输入端与液压马达208的输出端连接。固定架103和工作平台101之间设有扶梯206。潜浮体104为空心结构。浮子201为陀螺状空心结构。

其工作过程如下：不同方向、频率的波浪拍打到浮子201，浮子201吸收波浪能，当浮子201受到波浪向上的力时，浮子201上升，波浪能转换为浮子201的机械能。浮子201带动液压缸208的活塞杆向上运动，液压缸208中的油通过油管G211、油管E217、油管D216冲击液压马达205，从而带动发电机204发电。液压马达205出油经油管C215、油箱214、油管B213、油管A212和油管F210进入液压缸208。当浮子201下降时，液压缸208的活塞杆随之向下运动，液压缸208中的油通过油管F210、油管A212、油管B213、油箱214和油管C215冲击液压马达205，从而带动发电机204发电。液压马达205出油经油管D216、油管E217和油管G211进入液压缸208。

实施例2

除以下区别外，其他同实施例1。

如图2和图4所示，《组合型振荡浮子波浪能发电装置》包括潮位监测与自适应系统，该系统包括验潮井301及螺旋升降器203，验潮井301通过支架302与液压缸208的三角架202固定连接，螺旋升降器203与液压缸208固定连接，控制液压缸208升降。验潮井301内设有液位开关303，液位开关303与螺旋升降机203的启动电机207电连接。螺旋升降器203的启动电机207设置于工作平台101上。

实施例3

除以下区别外，其他同实施例1。

如图2所示，《组合型振荡浮子波浪能发电装置》包括锚固系统，该系统包括配重块402和锚索401，锚索401与潜浮体104连接。

1.一种组合型振荡浮子波能发电装置，其包括发电系统和固定系统；其特征在于：所述固定系统包括潜浮体、固定架和工作平台，固定架固定连接于潜浮体顶部，固定架顶部设置工作平台；发电系统包括浮子、能量转换装置和发电机；浮子设置于固定架的四角，固定架的每个角设有三根导杆与浮子活动连接，浮子套装于导杆上，沿导杆上下运动，三根导杆呈正三角形排列；能量转换装置包括液压马达和四组相同的、分别设置于固定架每个角的三根导杆之间的液压传动机构；液压马达设置于工作平台上；液压传动机构包括液压缸、油管和油箱；液压缸位于浮子上方，其套筒端通过三角架固定连接于三根导杆上，其活塞杆通过固定盘与浮子固定连接；油管包括油管A、油管B、油管C、油管D、油管E、油管F和油管G。油管F依次连通油管A、油管B、油箱和油管C，与液压马达连通；液压马达出油依次经过油管D、油管E和油管G进入液压缸；油管F和油管G分别连通液压缸的两端油口。

2.根据权利要求1所述的组合型振荡浮子波能发电装置，其特征在于：包括潮位监测与自适应系统，该系统包括验潮井及螺旋升降器，验潮井通过支架与液压缸的三角架固定连接，螺旋升降器与液压缸固定连接，控制液压缸升降；验潮井内设有液位开关，液位开关与螺旋升降机的启动电机电连接；螺旋升降器的启动电机设置于工作平台上。

3.根据权利要求1所述的组合型振荡浮子波能发电装置，其特征在于：包括锚固系统，该系统包括配重块和锚索，锚索与潜浮体连接。

4.根据权利要求1所述的组合型振荡浮子波能发电装置，其特征在于：所述发电机输入端与液压马达的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的组合型振荡浮子波能发电装置，其特征在于：所述固定架和工作平台之间设有扶梯。

6.根据权利要求1所述的组合型振荡浮子波能发电装置，其特征在于：所述潜浮体为空心结构。

7.根据权利要求1所述的组合型振荡浮子波能发电装置，其特征在于：所述浮子为陀螺状空心结构。

《组合型振荡浮子波浪能发电装置》属于海洋可再生能源利用技术领域，特别涉及一种组合型振荡浮子波浪能发电装置。

图1是《组合型振荡浮子波浪能发电装置》的整体结构示意图；

图2是《组合型振荡浮子波浪能发电装置》的部分结构示意图；

图3是《组合型振荡浮子波浪能发电装置》中单组液压传动机构的结构示意图；

图4是《组合型振荡浮子波浪能发电装置》中潮位监测与自适应系统的结构示意图；

图5是《组合型振荡浮子波浪能发电装置》中导杆与浮子连接的结构示意图。

图中：101、工作平台，102、导杆，103、固定架，104、潜伏体，105、固定盘，201、浮子，202、三角架，203、螺旋升降器，204、发电机，205、液压马达，206、扶梯，207、启动电机，208、液压缸，209、套筒，210、油管F，211、油管G，212、油管A，213、油管B，214、油箱，215、油管C，216、油管D，217、油管E，301、验潮井，302、支架，303、液位开关，401、锚索，402、配重块。

组合型振荡浮子波浪能发电装置专利目的

《组合型振荡浮子波浪能发电装置》提出了一种输出电能相对稳定、受海浪冲击影响较小的组合型振荡浮子波能发电装置。

组合型振荡浮子波浪能发电装置技术方案

《组合型振荡浮子波浪能发电装置》的技术方案是：一种组合型振荡浮子波能发电装置，其包括发电系统和固定系统。其中，固定系统包括潜浮体、固定架和工作平台，固定架固定连接于潜浮体顶部，固定架顶部设置工作平台。发电系统包括浮子、能量转换装置和发电机。浮子设置于固定架的四角，固定架的每个角设有三根导杆与浮子活动连接，浮子套装于导杆上，沿导杆上下运动，三根导杆呈正三角形排列。能量转换装置包括液压马达和四组相同的、分别设置于固定架每个角的三根导杆之间的液压传动机构。液压马达设置于工作平台上。液压传动机构包括液压缸、油管和油箱。液压缸位于浮子上方，其套筒端通过三角架固定连接于三根导杆上，其活塞杆通过固定盘与浮子固定连接；油管包括油管A、油管B、油管C、油管D、油管E、油管F和油管G。油管F依次连通油管A、油管B、油箱和油管C，与液压马达连通；液压马达出油依次经过油管D、油管E和油管G进入液压缸。油管F和油管G分别连通液压缸的两端油口。

所述组合型振荡浮子波能发电装置，包括潮位监测与自适应系统，该系统包括验潮井及螺旋升降器，验潮井通过支架与液压缸的三角架固定连接，螺旋升降器与液压缸固定连接，控制液压缸升降。验潮井内设有液位开关，液位开关与螺旋升降机的启动电机电连接。螺旋升降器的启动电机设置于工作平台上。

所述组合型振荡浮子波能发电装置，包括锚固系统，该系统包括配重块和锚索，锚索与潜浮体连接。

所述发电机输入端与液压马达的输出端连接。

所述固定架和工作平台之间设有扶梯。

所述潜浮体为空心结构，其内部可以根据海况灌注适量的海水或沙子进行配重，达到使整个发电装置下沉至水面以下一定深度，浮子在合适位置进行上下振荡运动的目的，同时能够保证发电装置整体在运作时的稳定性。固定系统结构简单，且可灵活配重，提高了整个发电装置的稳定性和可靠性，便于加工与实施，经济性较好。

所述浮子为陀螺状空心结构。该结构有利于收集更多的波能，且其内部空心可以根据海况装载配重。浮子表层涂防腐漆，以防止在被海水腐蚀。

组合型振荡浮子波浪能发电装置有益效果

《组合型振荡浮子波浪能发电装置》的有益效果在于：

1、液压传动系统设置于导杆之间，受海浪冲击较小，稳定性高。

2、与波浪直接接触，能量转换次数少，提高了能量转换率。

3、结构简单，活动部件较少，整体稳定性高，可靠度好，能兼顾结构的可靠性及波能转换率。

4、对波浪的随动性优越，可靠性高、使用寿命长、效率低、易于拆卸和组装，便于安装布防和维修。

5、建造成本较低，输出电能稳定，可用于对装置的保护要求不太高，波能密度低的区域。

中国专利申请CN103061962A公开了一种液压式组合型振荡浮子波能发电装置，其固定架为正方体结构，固定架四角分别设置立柱，浮子套装于固定架侧面的立柱上，沿立柱上下运动，液压传动机构分别设置于固定架侧面四角立柱上的，混合罐和液压马达设置于固定架的横梁上，液压传动机构包括液压缸，每根立柱的四个侧面分别设有一个液压缸，液压缸位于浮子上方，其套筒端与立柱固定连接，其活塞杆通过导向装置的支撑架与浮子固定连接。

上述申请中，虽然浮子上也设置了导向装置，但是在实际海试过程中，发现在较大浪头的冲击下，浮子仍会发生大幅度的偏移。此外，液压传动机构因暴露在固定架的最外侧，直接遭受海浪的冲击，活塞杆在移动时很容易发生偏移，进而导致液压传动机构失效或损坏，输出电能十分不稳定。

通过分析波浪能利用背景，点吸收式波浪能发电技术是波浪能开发利用的一种重要方式。以安装位置、能量传递方式和振荡浮子个数对点吸收式波浪能发电装置进行了分类。结合研究现状，对各类点吸收波浪能收集、转化和传递方法及其应用的优缺点进行了综合比较和分析。结果表明:安装于离岸10-25 m处，以多个振荡浮子组成的浮子阵列为能量摄取机构，以液压或直线电机为能量传递方式是目前点吸收波浪能发电技术的研究热点，在波浪能利用领域具有广阔的发展前景 。

波浪能是一种清洁的海洋可再生能源，由于具有绿色环保和储量丰富的特点，日益受到科研工作者的广泛关注。至2011年，全世界已经了超过4 000种波浪能转换技术f3-51。根据查询中国知识产权网数据库，1980年后至2014年期间，中国公开的波浪能发电相关专利技术已达到1 086件，而在欧洲仅2009年就有超过1 000件与波浪能转化相关的专利技术公布。波浪能开发技术的研究目前处于加速发展的趋势。

按照波浪能俘获收集方法，可将其分为振荡水柱式、筏式、摆式、鸭式、越浪式和点吸收式等类型吼点吸收式波浪能俘获技术主要利用振荡浮子在波浪力作用下的升沉运动收集波浪能，由于具有转化效率高、建造难度小、投资成本少、不受波浪方向影响等优点，受到了广泛的重视。对的157种波浪能发电装置进行统计分析，发现点吸收式技术研究占比为46.3%，远超过其它类型。目前，点吸收式作为其中研究最多、最具特色的一种波浪发电技术，还未见有进行过有针对

点吸收水压式波浪能发电装置一般包括三级能量转化过程，其工作原理是首先通过振荡浮子带动软囊或活塞等装置将波浪能转换成高压海水的压力能，高压海水驱动水轮机旋转，水轮机再带动发电机发电。

如图1为IPS Buoy水压式波浪能发电装置，图1A为振荡浮子，加速管B两端开放，C为活塞，D为水轮机。浮子A随波浪上下运动，驱动活塞C垂直运动，活塞C挤压加速管内部的水柱，被排出的水柱驱动水轮机D旋转，并带动发电机发电。