[發明專利]一種海浪發電裝置及其方法

有效

• 申請號: 202110570296.0
• 申請日: 2021-05-25
• 公開（公告）號: CN113236474B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 彭偉;石雨欣;楊沐盛;姚進蓉;張穎男
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: F03B13/14
• 分類號: F03B13/14
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 孫永生

本發明公開了一種海浪發電裝置及其方法，旨在高效的完成波浪能的轉化和利用。所述裝置包括防波堤、浮體、滑動軸、垂向導浪板、底部導浪板、HALBACH磁體陣列、線圈陣列和電路控制系統，垂向導浪板和底部導浪板安裝在防波堤的向海側，浮體安裝在防波堤和垂向導浪板之間，HALBACH磁體陣列安裝在浮體上，線圈陣列安裝在防波堤上；所述方法利用導浪板聚集波浪，利用浮體帶動HALBACH磁體陣列，通過HALBACH磁體陣列和線圈陣列相互運動進行發電。本發明能夠實現波浪能的轉化和利用，還能夠使浮體運動速度與波浪激振力二者相位匹配，提高能量轉換效率。

技術領域

本發明涉及一種海浪發電裝置及其方法，屬于港口海岸與近海工程技術領域。

背景技術

自工業革命以來，煤炭、石油、天然氣等化石能源迅速消耗，全球能源短缺和環境惡化的現象愈發嚴重。隨著化石能源的消耗，人類對海洋中可再生能源利用的需求日益增長。巨量的海洋能資源并不是都可以開發利用的，在目前的調查中，全球各類海洋能實際可開發量的數量級以波浪能最大，因此如何高效的完成波浪能的轉化和利用稱為海洋能資源開發的重點研究方向。

發明內容

為了能夠高效的完成波浪能的轉化和利用，本發明提出了一種海浪發電裝置及其方法，利用HALBACH磁體陣列和線圈陣列相互運動進行發電，實現波浪能的轉化和利用，還能夠使浮體運動速度與波浪激振力二者相位匹配，提高能量轉換效率。

為解決上述技術問題，本發明采用了如下技術手段：

第一方面，本發明提出了一種海浪發電裝置，包括防波堤、浮體、滑動軸、垂向導浪板、底部導浪板、HALBACH磁體陣列、線圈陣列和電路控制系統，所述防波堤固定在海面上，所述垂向導浪板和底部導浪板安裝在防波堤的向海側，且底部導浪板位于垂向導浪板的底部，所述浮體安裝在防波堤和垂向導浪板之間，浮體與滑動軸活動連接；所述HALBACH磁體陣列安裝在浮體靠近防波堤的一側，所述線圈陣列安裝在防波堤靠近浮體的一側；線圈陣列通過集成電纜與電路控制系統電連接。

結合第一方面，進一步的，所述垂向導浪板的內部安裝有水位計，所述水位計通過集成電纜與電路控制系統電連接。

結合第一方面，進一步的，所述滑動軸的上方分別安裝有連接桿和止擋板，所述連接桿用于連接垂向導浪板，所述止擋板用于限制浮體在滑動軸上的位置。

結合第一方面，進一步的，所述底部導浪板向海側的厚度低于靠近防波堤一側的厚度；所述浮體為半圓柱狀結構。

結合第一方面，進一步的，所述電路控制系統包括三相整流器、三相逆變器、發電側電壓/電流采集器、發電側控制器、發電側脈寬調節器、電網側電壓/電流采集器、電網側控制器、電網側脈寬調節器；三相整流器的輸入端連接線圈陣列，三相整流器的輸出端連接三相逆變器的輸入端，三相逆變器的輸出端連接電網接入端，發電側電壓/電流采集器并聯在三相整流器的輸入端，發電側控制器的輸入端分別與發電側電壓/電流采集器和水位計連接，發電側控制器的輸出端通過發電側脈寬調節器連接三相整流器的輸入端，電網側電壓/電流采集器并聯在三相逆變器的輸出端，電網側控制器的輸入端連接電網側電壓/電流采集器，電網側控制器的輸出端通過電網側脈寬調節器連接三相逆變器的輸入端。

結合第一方面，進一步的，所述HALBACH磁體陣列采用厚度充磁磁體和寬度充磁磁體間隔排列布置。

第二方面，本發明提出了一種海浪發電方法，包括如下步驟：

利用垂向導浪板和底部導浪板將波浪聚集到海浪發電裝置內，并在海浪發電裝置內與防波堤的反射波疊加；

通過波浪的浮力使浮體沿著滑動軸上下運動，并帶動HALBACH磁體陣列上下運動；

通過浮體上HALBACH磁體陣列與防波堤上線圈陣列的相對位移，在線圈陣列中產生初始交流電信號；