技术摘要：
一种波浪能发电设备，该发电设备包括：气室、空气透平发电装置、控制系统和蓄液装置。气室内的气压可调节以使气室内的气压与大气压具有气压差；空气透平发电装置与气室连通且配置为在气压差的作用下发电；控制系统配置为获取气压差；液量调节装置与控制系统通过信号连  全部
背景技术：
目前的波浪能开发技术(这里指将波浪能转换为电能)主要包括振荡浮子式、越浪 式和振荡水柱式。通常，振荡浮子式依靠波浪能来推动浮子运动从而将波浪能传递到液压 马达等能量转化装置而实现发电；越浪式是将波浪引到高处，然后让海水通过低处的水轮 机来进行能量转换，最终将海水的动能转换为电能；振荡水柱式是将波浪能转换成气体的 动能，再将气体的动能最终转化成电能而实现发电。利用海浪的波浪能进行发电的发电设 备工作时位于海上，海水的波动受天气、潮汐的影响较大，需要保证发电设备的平稳有效工 作；同时，获得较高的发电效率具有重要意义。
技术实现要素：
本发明提供一种波浪能发电设备，该发电设备包括：气室、空气透平发电装置、控 制系统和蓄液装置。气室内的气压可调节以使气室内的气压与大气压具有气压差；空气透 平发电装置与气室连通且配置为在气压差的作用下发电；控制系统配置为获取气压差；液 量调节装置与控制系统通过信号连接，且配置为在控制系统的控制下工作；蓄液装置与液 量调节装置连接，控制系统配置为根据其获取的气压差控制液量调节装置改变蓄液装置中 的液量。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述控制系统还配置为实时获取波 浪的波周期并计算出波频率，且根据所述波频率计算出使所述发电设备与所述波浪基本共 振所需的蓄液装置中的液量。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，随着所述气压差的增大，所述控制系 统控制所述液量调节装置增加所述蓄液装置中的液量；随着所述气压差的减小，所述控制 系统控制所述液量调节装置减少所述蓄液装置中的液量；当所述气压差大于第一预警值 时，所述液量调节装置在所述控制系统的控制下向所述蓄液装置中加满液体。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述液量调节装置包括：输液管、泵 和第一阀门。输液管包括第一端和第二端，其中，所述第一端与所述蓄液装置连通；泵与所 述输液管的第二端连接，且配置为在所述控制系统的控制下通过所述输液管向所述蓄液装 置输入液体或从所述蓄液装置排出液体；第一阀门配置为在所述控制系统的控制下打开以 使所述泵和所述输液管导通，以及配置为在所述控制系统的控制下关闭以使所述泵与所述 输液管关断。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述蓄液装置包括多个彼此不连通 的蓄液腔；所述液量调节装置包括：多个所述输液管，与所述多个蓄液腔以一一对应的方式 连通，其中，所述多个输液管的每个输液管的第一端与该输液管对应的所述蓄液腔连通；以 及多个所述第一阀门，与所述多个输液管一一对应，其中，所述控制系统根据所述气压差控 4 CN 111550354 A 说　明　书 2/16 页 制所述多个第一阀门中打开的第一阀门的个数；随着所述气压差的增大，打开的所述第一 阀门的个数增多；随着所述气压差的减小，打开的所述第一阀门的个数减少。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述多个蓄液腔的每个蓄液腔具有 以下两个工作状态之一：被液体完全填满完全和完全排空。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述多个蓄液腔的容积彼此相等，或 者，所述多个蓄液腔的容积呈梯度变化。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，还包括进液舱。进液舱具有第一开口 和第二开口，其中，所述气室设置在所述进液舱上方且具有第一开口，所述进液舱的第一开 口与所述气室的第一开口连通；所述进液舱配置为允许液体经由所述进液舱的第二开口进 入所述进液舱进而进入所述气室，且所述液体的液面的沿从所述进液舱到所述气室的第一 方向上的高度变化以调节所述气室内的气压；所述进液舱在所述第一方向上包括远离所述 气室的第一部分和靠近所述气室的第二部分，所述第一部分包括远离所述第二部分的第一 端和与所述第二部分连接的第二端；沿从所述第一部分的第二端到所述第一部分的第一端 的方向，所述第一部分渐缩。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述第一部分为锥状，或者，所述第 一部分为球体的一部分或椭球体的一部分。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述进液舱的沿所述第一方向的截 面的形状为五边形，所述进液舱的第一部分的沿所述第一方向的截面的形状为三角形。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，第二方向与所述第一方向垂直，所述 进液舱在所述第二方向上具有第一端和第二端，所述气室位于所述进液舱的第一端，所述 进液舱的第二开口位于所述进液舱的第二端。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述气室包括迎浪面和背浪面，所述 气室的背浪面在所述第二方向上与所述气室的迎浪面相对，所述气室的迎浪面位于所述进 液舱的第一端；所述进液舱包括上表面，所述气室位于所述上表面上，且所述气室的迎浪面 与所述进液舱的上表面的夹角为钝角。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述进液舱还包括迎浪面。迎浪面与 所述上表面相交且位于所述进液舱的第一端，其中，所述进液舱的迎浪面所在的平面与所 述进液舱的上表面的夹角为钝角。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述气室的迎浪面与所述进液舱的 上表面的夹角与所述进液舱的迎浪面所在的平面与所述进液舱的上表面的夹角相等，所述 气室的迎浪面与所述进液舱的迎浪面连接且位于同一平面。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述气室包括迎浪面和背浪面，所述 背浪面在所述第二方向上与所述迎浪面相对；所述波浪能发电设备还包括浮力舱。浮力舱 位于所述进液舱上且位于所述气室的靠近所述背浪面的一侧，填充有轻质材料，且包括在 所述第二方向上远离所述背浪面的第一部分和靠近所述背浪面的第二部分，其中，所述浮 力舱的第一部分包括远离所述浮力舱的第二部分的第一端和与所述浮力舱的第二部分连 接的第二端，所述浮力舱的第一部分沿从所述浮力舱的第一部分的第一端到所述浮力舱的 第一部分的第二端的方向渐缩。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述蓄液装置位于所述进液舱上，所 5 CN 111550354 A 说　明　书 3/16 页 述浮力舱位于所述蓄液装置上，所述蓄液装置位于所述进液舱与所述浮力舱之间。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述第一部分为锥状。 例如，本发明提供一种波浪能发电设备包括浮力块。浮力块位于所述气室的迎浪 面上，且包括外壳，其中，所述浮力块整体的平均密度小于等于所述外壳的材料的密度。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述浮力块包括远离所述进液舱的 第一部分和靠近所述进液舱的第二部分；所述第一部分沿第二方向突出于所述气室，所述 第二部分沿所述第一方向延伸，所述第二部分在所述第一部分的远离所述进液舱的上表面 所在平面上的正投影位于所述第一部分的上表面内。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述浮力块的第一部分与所述浮力 块的第二部分彼此连接，所述浮力块的靠近所述进液舱的下表面为向所述迎浪面凹陷的曲 面。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述浮力块的远离所述进液舱的上 表面与所述气室的远离所述进液舱的上表面齐平，或者，所述浮力块的远离所述进液舱的 上表面沿所述第一方向超出所述气室的远离所述进液舱的上表面。 例如，本发明提供一种波浪能发电设备包括：第一聚浪板和第二聚浪板。第一聚浪 板与所述气室连接且位于所述迎浪面的第一侧，其中，所述第一聚浪板的板面的至少远离 所述迎浪面的部分与所述迎浪面的夹角为钝角；第二聚浪板与由所述气室连接且位于所述 迎浪面的第二侧，其中，所述第二侧与所述第一侧相对，所述第二聚浪板的板面的至少远离 所述迎浪面的部分与所述迎浪面的夹角为钝角；在与所述迎浪面平行的面内，从所述第一 侧到所述第二侧的方向与所述第一方向垂直；所述浮力块位于所述第一聚浪板与所述第二 聚浪板之间。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述第一聚浪板的板面为平面或曲 面，所述第二聚浪板的板面为平面或曲面。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述气室还包括第二开口；沿所述第 一方向，所述第二开口位于所述气室的第一开口的远离所述进液舱的一侧；所述空气透平 发电装置还包括导气管、空气透平和发电机，包括第一端和第二端，其中，所述导气管的第 一端与大气相通，所述导气管的第二端通过所述第二开口连接到所述气室，所述气压差在 所述气室与所述大气之间形成流经所述第二开口和所述导气管的气流；空气透平和发电 机，其中，所述空气透平和所述发电机位于所述导气管中且配置为在所述气流的作用下发 电。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述第二开口位于所述气室的背浪 面。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述空气透平发电装置包括多个所 述导气管，其中，所述气室包括多个所述第二开口，所述多个导气管与所述多个第二开口以 一一对应的方式连接，多个所述导气管中的每个中设置有所述空气透平发电装置；所述空 气透平发电装置还包括多个第二阀门。多个第二阀门与所述多个导气管以一一对应的方式 连接，其中，所述多个第二阀门中的每个配置为在所述控制系统的控制下打开以使与该第 二阀门对应的所述导气管中产生所述气流，以及配置为可在所述控制系统的控制下关闭以 使所述与该第二阀门对应的所述导气管的第二端与大气隔绝；所述控制系统根据所述气压 6 CN 111550354 A 说　明　书 4/16 页 差控制所述多个第二阀门中打开的第二阀门的个数；随着所述气压差的增大，打开的所述 第二阀门的个数增多；随着所述气压差的减小，打开的所述第二阀门的个数减少。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，在所述气压差大于阈值时，所述控制 系统配置为控制所有的所述第二阀门打开；所述阈值小于等于所述第一预警值。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述气压差包括第一气压差和第二 气压差，当所述气室内的气压大于大气压时形成所述第一气压差和第一气流，当所述气室 内的气压小于大气压时形成所述第二气压差和第二气流，所述第一气流和所述第二气流的 流向相反；所述多个空气透平发电装置中的一部分空气透平发电装置在所述第一气流作用 下发电，所述多个空气透平发电装置中的另一部分空气透平发电装置在所述第二气流作用 下发电。 例如，在本发明提供一种波浪能发电设备中，所述气室还包括第三开口，所述第三 开口和所述第二开口均位于所述第一开口的远离所述进液舱的一侧；所述空气透平发电装 置还包括保护管道和第三阀门。保护管道包括第一端和第二端，其中，所述导气管的第一端 连接到大气，所述保护管的第二端通过所述第三开口连接到所述气室；第三阀门位于所述 保护管道中，且配置为在所述气压差大于第二预警值时在所述控制系统的控制下打开以使 所述气室通过所述保护管道与大气相通，以及配置为在所述气压差小于第二预警值时关闭 以使保护管道的第一端与大气隔绝；所述第二预警值大于等于所述第一预警值。 该发电设备能够能够根据气压差的改变调节自身的重量，从而改变波浪能发电设 备整体的振动频率，实现波浪能发电设备与波浪实时共振，此时波浪能发电设备的振幅达 到最大，以提升发电设备整体的能量转换效率。 附图说明 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介 绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。 图1为本公开一实施例提供的一种波浪能发电设备的结构示意图； 图2A为本公开实施例中的一种液量控制装置示意图； 图2B为本公开实施例中的另一种液量控制装置示意图； 图3A为图1所示的波浪能发电设备的剖面示意图； 图3B为本公开一实施例提供的另一种波浪能发电设备的结构示意图； 图3C为本公开一实施例提供的另一种波浪能发电设备的结构示意图； 图3D为本公开一实施例提供的另一种波浪能发电设备的结构示意图； 图4A为本公开一实施例提供的又一种波浪能发电设备的结构示意图； 图4B为本公开一实施例提供的再一种波浪能发电设备的结构示意图； 图4C为本公开一实施例提供的再一种波浪能发电设备的结构示意图； 图4D为气室的迎浪面与进液舱的上表面的第一夹角、气室的背浪面与进液舱的上 表面的第二夹角均为钝角的情况的示意图； 图5A-5B为本公开实施例中的空气透平发电装置示意图。 7 CN 111550354 A 说　明　书 5/16 页