[發明專利]充氣膠囊式海浪發電機及其海浪發電系統

有效

• 申請號: 201210375326.3
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102878005A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 胡勇堅
• 申請（專利權）人: 胡勇堅
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于海洋能源利用與可再生能源發電領域，涉及利用潮汐能與海浪波能發電的設備。?

背景技術

海洋能是一種蘊藏在海洋中的可再生能源，可分為波浪能、潮汐能、海流能、溫差能和鹽差能。其中波浪能、潮汐能、海流能屬于流體機械能，海洋能發電是常見的海洋能利用過程。我國有大陸海岸線長達18000多千米，擁有6500多個大小島嶼，海島岸線總長約14000多千米，海域面積470多萬平方千米，海洋能資源十分豐富。波能發電是通過波浪能捕獲裝置將波浪能轉換為往復機械能，再通過動力攝取系統轉換為所需的電能。目前已有多種波能技術，實現波能轉換。根據國際上最新的分類方式，波能技術分為振蕩水柱技術、振蕩浮子技術和越浪技術。?

波浪能轉換過程是海洋能轉換中最復雜的過程。按照傳統的海浪發電技術，其主要科學問題在于：（1）波浪具有的隨機性造成能流不穩定，設計者難以確定波浪能裝置各級轉換的設計點；（2）波浪的多向往復性運動，使設計者難以設計出合理的能量俘獲系統和動力攝取系統；（3）波浪能裝置工作在波浪最大的地方，波浪的隨機性和不穩定性導致波浪能裝置的各種突發性波浪載荷；惡劣的海洋環境造成的腐蝕、海生物附著又可能造成裝置某些環節的失效。因此，提高波浪能裝置的轉換效率和可靠性是波浪能發電技術的難題。現有的波浪能技術有一個共同的特征：需要一個將隨機的波浪能轉換成穩定的往復機械能的中間環節，這個中間環節有機械摩擦，降低了波能發電的效率與波能發電機的可靠性，提高了系統的造價。由于未解決低效率、低可靠性問題，波浪能技術目前還處于摸索階段，無法形成設備生產規模，并導致高昂的制造費用問題。低效率、低可靠性、高造價這三個問題是波浪能發電技術產業化的主要障礙。?

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發明內容

本發明的目的在于提供一種充氣橡膠氣囊式海浪發電機以及以此橡膠氣囊式海浪發電機組成的發電網絡系統，所述的橡膠氣囊式海浪發電機由可充氣的橡膠密封氣囊構成波能捕獲器，所述波能捕獲器就是海浪發電機的與海浪直接接觸并在海浪的作用下獲取海浪波能的部分，在本發明中，波能捕獲器也就是海浪發電機的外殼部分：橡膠膠囊。所述橡膠膠囊內部通過支撐機構組裝由發電線圈以及滾動軸承、中心軸和安裝在中心軸上的擺錘與永磁體磁極對等組成感生電機。所述橡膠膠囊漂浮在海面隨波振動，則使所述擺錘擺動，從而驅動中心軸上的永磁體磁極與發電線圈產生相對旋轉，產生感生電流，感生電流經橋式整流和升壓電路對輸出電壓升壓后對蓄電池充電，如此產生輸出功率穩定的直流電源，直流電壓經變流電路變流后可轉變為工頻交流電。以多個如此膠囊發電機構成海浪發電網絡，可以產生大功率的電能輸出。這種以波能直接激勵發電線圈的發電方式無需中間環節，因而摩擦小，效率高、造價低。所述波能捕獲器可以設計成圓柱體、長方體、球體、球錐體組合體、棱錐體或其他以基本幾何形狀為回轉面的回轉體。制造波能捕獲器的材料中用尼龍絲繩網加強，使之具有接近于或類似于汽車輪胎的強度與彈性，并以內嵌矽鋼片加強骨架的支撐波能捕獲器。所述橡膠膠囊充氣以內外氣壓差維持形狀，因而具有較好的彈性，耐沖擊和碰撞，并在橡膠膠囊朝向天空的一面噴涂不透明的塑料膜，防止陽光的照射使膠囊老化。發電機及整流電路、變流電路、充電電路、蓄電池等密封在膠囊內部，所產生的直流電通過導線引出。通過為膠囊電機配置合適的比重（小于海水的比重）和重心結構，使其能象不倒翁一樣漂浮在海面上隨波浪的作用而往復運動，從而使擺錘擺動并驅動磁極的磁力線與發電線圈相互切割發電。磁電切割運動有兩種可選設計方案，其一是中心軸可旋轉（即磁極可旋轉）而發電線圈固定，其二是中心軸固定（即磁極固定）而發電線圈可旋轉。如圖1所示，在特定海域內，將單個的橡膠氣囊發電機通過海底錨鏈和網架與纜索約束，組成網格，氣囊發電機內部集成整流電路、升壓充電電路和儲能蓄電池。儲能蓄電池的電能輸給潛艙中的變流與匯流系統，發電網絡的電流經過變流后轉變為工頻電流，經潛艙中的變壓器變壓后由海底電纜傳輸到陸地電網。所述膠囊式發電機抗腐蝕，耐沖撞，由于沒有機械能換能的中間環節，制造成本低，摩擦小，發電效率高，波能捕獲器起振容易，浪高比較小的海浪也能使發電機產生感生電流，因而適合于大規模的產業化。所述膠囊式發電機的運動系統只有滾動摩擦，橡膠膠囊有彈性，且耐海水腐蝕，易腐蝕部分密封在膠囊內，與海水隔離開了，因而使用壽命長。如本發明實施例采用的波能捕獲器是一個下半面為半圓，上半面為等腰三角形的平面為回轉面旋轉而成的球錐組合體，這是可選形狀中一種比較高效一種，但不只限于此。而內部發電部分的結構則基本相似。?

附圖說明