[實用新型]一種水波能量發電系統

有效

• 申請號: 201420545328.7
• 申請日: 2014-09-21
• 公開（公告）號: CN204061037U
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 張建;張方榮;高興瓊
• 申請（專利權）人: 成都高斯電子技術有限公司
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14;H02N11/00;H02K7/18
• 代理公司: 成都賽恩斯知識產權代理事務所(普通合伙) 51212
• 代理人: 王璐瑤

技術領域

本實用新型涉及一種利用水波波能進行直線發電、同時利用水波能量匯聚進行旋轉勵磁發電的水波能量發電系統。

背景技術

目前，利用水波波能發電的技術方案均為單一發電途徑，如利用垂直波能發電的，或是利用水平方向的動能發電的，這種單一發電途徑在實際應用中存在以下缺陷：線性勵磁發電只利用了水能的垂直上下動能，在水平面或海平面相對靜止的場合，垂直方向的動能難以驅動線性勵磁發電單元的動作，從而造成發電量顯著減少或停止發電；水平方向的發電，與垂直線性勵磁發電類似，由于發電途徑單一，容易受到環境影響造成發電量不穩定、發電可靠性低。

實用新型內容

本實用新型的目的就是針對現有技術的不足，提供一種利用水波波能進行線性勵磁發電、同時利用水波能量匯聚進行旋轉勵磁發電的水波能量發電系統，發電效率高、可靠性強。

為實現上述目的，本實用新型的技術方案是：

本實用新型提出的一種水波能量發電系統，包括至少一個利用水波波能驅動水下直線發電機的線性勵磁發電單元，利用水波能量匯聚驅動水下水輪發電機的旋轉勵磁發電單元，及分別與線性勵磁發電單元和旋轉勵磁發電單元相連的水下變電站。所述線性勵磁發電單元包括浮于水面、其上設有導水閥的振動浮子，置于水下、密封的外防護腔體，置于外防護腔體內、密封的線性勵磁發電腔體，置于線性勵磁發電腔體內部的直線發電機，及兩端分別與振動浮子和直線發電機的永磁體相連的浮力導桿。所述旋轉勵磁發電單元包括浮在水面、數量與所述線性勵磁發電單元匹配的柔性浮帶和置于水中的水輪發電機，浮帶中部設有柔性導水管，導水管一端與振動浮子的導水閥相連、另一端送入水輪發電機的呈螺旋狀的進水層(進水層可實現至少一路來自不同方向的導水管的接入，使得水輪發電機在導入水流驅動下永久性向單一方向旋轉)。振動浮子通過感應水波作用，隨波浪波峰和波谷進行上下振動，從而帶動浮力導桿相連的永磁體上下運動，形成磁力線切割，產生電能。振動浮子不僅驅動垂直方向的直線發電機發電，還通過與作為水波能量匯聚通道的浮帶相連，一方面通過水平方向的水波浪涌為后續的水輪發電機提供旋轉勵磁發電用的水壓，另一方面由于浮帶與振動浮子形成一個整體，可較好地抑制天氣惡劣條件下的浪涌沖擊，起到穩定垂直方向拉力、穩定振動浮子發電輸出的作用。直線發電機置于密封腔體內，無需采用轉動風葉等外部部件，可有效降低維護成本，提高長時間水下發電的可靠性；旋轉勵磁發電單元采用柔性浮帶進行水波能量匯聚，可實現較大區域水面的水能匯聚作用，從而驅動較大功率的水輪發電機旋轉，直接產生較大功率發電輸出；線性勵磁發電單元和旋轉勵磁發電單元的輸出通過水下變電站進行分路或并網輸出，從而滿足不同需求的電力供應；發電核心和控制電氣電路完全在水下完成，可利用水下低溫自動散熱。

所述線性勵磁發電單元還包括設于外防護腔體與線性勵磁發電腔體之間、用于溫差發電的半導體溫差電偶模塊，即半導體溫差電偶模塊置于外防護腔體內、線性勵磁發電腔體外作為溫差發電的高溫電極，低溫電極位于外防護腔體外部直接與水體接觸；由于永磁體在運動過程中產生熱量，因此可以利用線性勵磁發電單元內部高溫與外部水溫之間的溫差進行發電。溫差發電不僅可為直線發電機的輸出提供補償、減少輸出電壓毛刺和抖動，而且可作為儲能裝置，提高水面水波較弱時的發電輸出能力。溫差發電輸出可與直線發電機輸出并網后輸出，也可單獨對外輸出。

所述旋轉勵磁發電單元還包括設于水上、與水輪發電機的水輪發電機轉子相連、萬向受力的旋轉捕風振子，旋轉捕風振子的軸心與水輪發電機轉子同心、可帶動水輪發電機轉子旋轉。由于旋轉捕風振子與水輪發電機轉子同軸，因此帶動水輪發電機轉子轉動的同時，圍繞轉子的水體會形成慣性的漩渦，從而形成儲能作用，即使在風力減弱或水波減弱時，在慣性作用下形成的漩渦可帶動水輪發電機在短時間內相對勻速地旋轉；當風力較大時，旋轉捕風振子可能偏離中心垂直方向進行旋轉，從而一定程度上減弱水輪發電機的旋轉受力，起到穩定輸出轉矩的目的，同時旋轉捕風振子受重力作用，即使偏離中心垂直方向旋轉，也會自動校正到中心位置，無需進行特殊控制；旋轉捕風振子重量越大，慣性越大，儲能作用越明顯。即將旋轉捕風振子的旋轉慣性用于驅動水輪發電機的穩定旋轉，從而提高發電穩定性；另外，利用旋轉捕風振子的重力，加大了水輪發電機轉子的旋轉慣性，從而減緩了水面波能受環境因素突然減少帶來的發電機力矩突然減小的影響，實現旋轉水能的存儲作用，從而提高發電效率。