关于发明专利海浪动力往复式柱塞泵及高位储水发电系统

　　申请号：201010569686.8

　　前言

　　上世纪七十年代未，我由大陆申请到香港定居。住在离海不远的鸭脷洲，上班只需步行。因此，每天都能看到大海里的船只，感受到海浪无穷无尽的力量。我常想：如果能有办法把这些能量集中起来利用，发明海浪发电装置，那不单对社会有贡献，也能改变自己的处境。于是，在做其它专利申请的同时(当时由香港发明专利协会会长张景丰先生介绍，余锡福先生出资申请了八个专利)也完成了海浪发电的设计方案。由于与余锡福先生共同申请的专利几乎都没有实施机会，海浪发电的实施又涉及海域使用，水下特种工程施工，大型设备制造安装，多种专业配合等诸多难题，与我个人的能力及条件相差实在太远。因此只能当作梦想埋在心里不敢奢望，也从未与任何人讲过，以免招来痴人说梦的嘲笑。

　　如今我已退休，有福气住在活力十足的深圳，亲眼目睹了许多专利被尊重及扶持的事例。在这祖国富强，知识产权被尊重的时代，不禁使我又萌生实现30多年前的梦想，报效祖国的冲动。

　　经过一段时间的整理研究，我惊奇的发现，现有海浪发电装置多种多样，但海浪抽水储能发电系统尚无先例。这是一个空白!一个机会!——一个可以使我较为有效的为社会服务的机会。于是我进一步的设计整理，申请了发明专利。为了实施及推介专利，把许多想法集中起来，就成了本文。

　　1、发明专利简单介绍

　　1-1：海浪能量及其表现形式

　　海浪能量基本由海洋潮汐及风浪涌浪产生。

　　众所周知，海洋潮汐是海水受太阳及月球的引潮力作用而产生的水体长周期波动现象。其能量垂直方向表现为水位升降。

　　另外，太阳幅射造成地球表面受热不均，加上地球自转产生的偏向力引起空气沿水平方向运动而产生风，风作用于海水形成海浪和涌浪。其能量垂直方向亦表现为水位升降。海浪能量蕴藏量巨大，可以再生不绝。

　　1-2发明专利申请号201010569686.8“海浪动力往复式柱塞泵及高位储水发电系统”就是把海浪能量收集转化成电能的一种有效方式。

　　其原理是;数个半潜安装在近海底部的海浪动力往复式柱塞泵，利用海浪水位变化所产生的动力，使泵体柱塞往复运动，将海水泵入高位储水池中，高位储水池中的水使发电机运转发电，发出的电接入电网之中，从而形成完整的海浪发电系统。

　　2、本发明之海浪发电系统与现有各发电系统比较

　　2-1与常规水力发电系统比较

　　优点：

　　2-1-1本发明之海浪发电系统不会人为改变陆地水系的现状，因而没有影响生态平衡的问题;

　　2-1-2常规发电系统的选址，受河流水系山川地貌的限制较多，本发明海浪发电系统工程选址受限较少范围又大，故机会相对较多;

　　2-1-3常规水力发电，能源利用限于单一的水系，海浪发电利用的能源为海洋，面积要大很多，可利用的能源就更多;

　　2-1-4常规水力发电会有枯水季的问题，海浪发电没有枯水季的问题;

　　2-1-5常规水力发电系统水工建筑比例很大，海浪发电的水工建筑比例相对较小;

　　2-1-6常规水力发电系统占地面积大，海浪发电占地面积小或不占地，管理集中;

　　2-1-7海浪发电可开发远距离孤岛;

　　2-1-8海浪发电可与海底石油同步开发，在海上直接设炼油厂提供电力。

　　缺点：

　　2-1-1海水发电腐蚀性大，设备材质要求高;

　　2-1-2增加接通电网的投资;

　　2-1-3只是单一的发电，没有水利灌溉的其它功能;

　　2-1-4海浪不稳定，发电量也不稳定。

　　2-2与火力发电比较：

　　优点：

　　2-2-1火力发电要燃烧煤炭，或石油天燃气，燃烧后就耗尽，不可再生。海浪发电利用海浪能源，不会因人类的开发利用而枯竭，因此是一种再生能源;

　　2-2-2火力发电因燃烧煤炭，排放二氧化碳，污染环境，海浪发电清洁无污染;

　　2-2-3海浪发电不需消耗煤、石油或天燃气，成本低;

　　2-2-4海浪发电不占用土地或少占用土地;

　　2-2-5海浪发电资源丰富，海洋开发前景广阔;

　　2-2-6海浪发电没有废弃物及其处理的难题。

　　缺点：

　　2-2-1海浪不稳定，发电量也不稳定;

　　2-2-2海水发电腐蚀性大，设备材质要求高;

　　2-2-3投资大，新技术需完善成熟。

　　2-3与核电厂相比较：

　　优点：

　　2-3-1核电厂需消耗核燃料，不可再生，海浪发电利用海浪能，可以再生;

　　2-3-2海浪发电清洁无污染，核电厂没有事故时也清洁，但如有事故就不得了;

　　2-3-3海浪发电不占用土地或少占用土地;

　　2-3-4海浪发电不需消耗煤、石油、天燃气或核燃料，成本低;

　　2-3-5海浪发电设备相对简单，易于管理;

　　2-3-6海浪发电资源丰富，海洋开发前景广阔;

　　2-3-7海浪发电运作中的安全问题都可用设计来解决，安全性能高;

　　2-3-8海浪发电没有核废料处理的难题;

　　2-3-9海浪发电不对周边人群的心理造成负面影响;

　　2-3-10海浪发电政府决策时不会有反对面。

　　缺点：

　　2-3-1海浪不稳定，发电量也不稳定;

　　2-3-2海水发电腐蚀性大，设备材质要求高;

　　2-3-3投资大，新技术需完善成熟。

　　2-4与风力发电相比较

　　优点：

　　2-4-1海浪发电恒速恒频;

　　2-4-2海浪发电不必储电;

　　2-4-3海浪发电可实现大功率并网发电;

　　2-4-4海浪发电场地选择机会大，有波浪的地方比具备风电场条件的区域多;

　　2-4-5海浪发电不造成陆上环境人为改变的问题;

　　2-4-6海浪发电不占用陆地。

　　缺点：

　　2-4-1海浪发电小规模发电无意义;

　　2-4-2海浪发电投资较大;

　　2-4-3海浪发电设备腐蚀性大;

　　2-4-4海浪发电是新技术，需完善成熟。

　　2-5与太阳能发电相比较：

　　优点;

　　2-5-1海浪发电不必储电;

　　2-5-2海浪发电可建大功率电厂;

　　2-5-3海浪发电场地选择机会大;

　　2-5-4海浪发电不占地;

　　2-5-5海浪发电不产生光污染;

　　2-5-6海浪发电不产生次生污染。(太阳能发电设备制造产生的污染较多)

　　缺点：

　　2-5-1海浪发电小规模发电无意义;

　　2-5-2海浪发电投资较大;

　　2-5-3海浪发电设备腐蚀性大;

　　2-5-4海浪发电是新技术，需完善成熟。

　　2-6综上所述，根据以上对比，海浪发电的发展潜力及优势是：

　　2-6-1随着地球上蕴藏自然能源的不断减少，取之不尽，用之不竭又没有污染的海浪发电系统是一种非常理想的清洁能源，其开发利用，完全符合国家低碳，环保的战略目标;

　　2-6-2海浪能源资源丰富：我国拥有很长的海岸线及无数的岛屿，内陆大型湖泊也数量不少。凡有波浪的水域，均可建立海浪发电系统;

　　2-6-3海浪能源是可再生的能源：海浪发电系统建成后，除了设备的正常管理维修外，不需要消耗原材料，发电成本相对将降到最低，商业上有巨大的赢利空间及竞争力;

　　2-6-4海域利用，对土地要求低：海浪发电厂的建立基本在海域进行，对土地要求低;

　　2-6-5海浪发电结构简单，制造容易，运行可靠，生产管理的全过程自动化程度高;

　　2-6-6本发明采用高位储水发电，解决了海浪能量在空间分布分散，时间分布不稳定及对天气情况敏感，时大时小的缺点，可以建立稳定及大型化的发电系统;

　　2-6-7在依法获得专利权后，从法律层面看，本发明将有效的得到全面保护;

　　2-6-8本发明有向世界各国再申请专利的机会及可能，因而有走向世界的机遇;

　　2-6-9海浪发电没有废弃物及其处理的难题;

　　2-6-10海浪发电没有次生污染的问题;

　　2-6-11海浪发电的产品是电能，不需要大量的推销及宣传，省下的资金可以用于再研发，拥有国家政策支持和行业发展远景美好的优势。

　　2-6-12我国东南部沿海地区，正是全国用电量最大的地区。海浪发电正好契合这一特点。因此海浪发电还可以缓解北煤南运的运输压力。

　　2-7海浪能量在空间分布分散，时间分布不稳定及对天气情况敏感，时大时小，具有很强的地域性，因此，采集能量也不稳定，决定了海浪发电的缺点：

　　2-7-1海浪发电能量密度小;为了获得相同的发电容量，泵体的尺寸比相应的水轮机叶轮尺寸要大几十倍;

　　2-7-2海浪的波动和间歇性;海浪能量具有波动性和间歇性，并难以准确预测，发电的输出功率也有随机性的特点;

　　2-7-3海浪发电效率低;海浪动能经过往复式柱塞泵抽水到高位水池储能，再由储能的海水推动水轮机发电，中间耗去许多能量，因此效率低;

　　2-7-4海浪发电接入电网时，对电网稳定运行和电能质量有影响;

　　2-7-5海浪发电原动力不可控。浪高能量有效利用在0.1——5米之间：

　　上述缺点之中，储水不稳定是主要的缺点，只要解决了这个缺点其它问题就会得到改善。

　　2-8本海浪发电系统解决储水不稳定的方法：

　　正确设计储水池容量与发电耗水量之间的关系，是解决储水不稳定的一种有效方法。具体为：

　　2-8-1储水池容量=预储水量+正常设计用水量

　　2-8-2卫星式储水池(主储水池+补水池)

　　2-8-3用部分电能抽水补充。(根据白天黑夜用电量差来调节)相当于抽水储能辅助发电。

　　2-8-4上述三种方法综合运用，储水的调控完全自动化。

　　2-9海浪发电上述缺点的挑战性使新技术的潜能无限，需要不断的创新完善成熟。

　　3、努力奋斗的目标及程序：

　　3-1以本专利为基础，在国家的支持和帮助下，与投资人合作，建立一个海浪发电企业，这个企业拥有以下的能力：

　　3-1-1拥有设计、研发海浪发电系统的研发中心;

　　3-1-2拥有自己设计建造的，发电规模相当于三峡大坝发电站的海浪发电厂;

　　3-1-3拥有专业服务海浪发电系统设备制造，安装的专业队伍(企业)，逐步形成行业产业链。

　　3-2实现奋斗目标的程序：

　　3-2-1第一阶段：

　　海浪动力往复式柱塞泵的测试;

　　3-2-2第二阶段：

　　海浪发电系统初级实施;

　　3-2-3第三阶段：

　　建立大型海浪发电厂;

　　3-2-4第四阶段：

　　逐步形成海浪发电产业链。

　　3-3初期投资估算：1080万

　　3-3-1 海浪动力往复式柱塞泵实施：

　　其中：设备制造、安装、测试 约45万

　　开发团队人员工资及行政开支(6人半年) 约30万

　　不可预见费 约5万

　　小计 约80万

　　3-3-2发电厂筹建(中等规模)

　　其中：设备制造及安装 约500万

　　土建(设计、建造) 约300万

　　人员工资、行政开支(二年) 约100万

　　不可预见费 约100万

　　小计 约1000万

　　以上估算不含国家海域使用费。

　　3-4企业赢利来源：

　　3-4-1建立海浪发电系统出售电能收入税后所得;

　　3-4-2转让专利技术收入税后所得;

　　3-4-3受委托建立海浪发电厂收入税后所得。

　　联系人：杨耀龙