[实用新型]一种水波能量发电系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种利用水波波能进行直线发电、同时利用水波能量汇聚进行旋转励磁发电的水波能量发电系统。

背景技术

目前，利用水波波能发电的技术方案均为单一发电途径，如利用垂直波能发电的，或是利用水平方向的动能发电的，这种单一发电途径在实际应用中存在以下缺陷：线性励磁发电只利用了水能的垂直上下动能，在水平面或海平面相对静止的场合，垂直方向的动能难以驱动线性励磁发电单元的动作，从而造成发电量显著减少或停止发电；水平方向的发电，与垂直线性励磁发电类似，由于发电途径单一，容易受到环境影响造成发电量不稳定、发电可靠性低。

实用新型内容

本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种利用水波波能进行线性励磁发电、同时利用水波能量汇聚进行旋转励磁发电的水波能量发电系统，发电效率高、可靠性强。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

本实用新型提出的一种水波能量发电系统，包括至少一个利用水波波能驱动水下直线发电机的线性励磁发电单元，利用水波能量汇聚驱动水下水轮发电机的旋转励磁发电单元，及分别与线性励磁发电单元和旋转励磁发电单元相连的水下变电站。所述线性励磁发电单元包括浮于水面、其上设有导水阀的振动浮子，置于水下、密封的外防护腔体，置于外防护腔体内、密封的线性励磁发电腔体，置于线性励磁发电腔体内部的直线发电机，及两端分别与振动浮子和直线发电机的永磁体相连的浮力导杆。所述旋转励磁发电单元包括浮在水面、数量与所述线性励磁发电单元匹配的柔性浮带和置于水中的水轮发电机，浮带中部设有柔性导水管，导水管一端与振动浮子的导水阀相连、另一端送入水轮发电机的呈螺旋状的进水层(进水层可实现至少一路来自不同方向的导水管的接入，使得水轮发电机在导入水流驱动下永久性向单一方向旋转)。振动浮子通过感应水波作用，随波浪波峰和波谷进行上下振动，从而带动浮力导杆相连的永磁体上下运动，形成磁力线切割，产生电能。振动浮子不仅驱动垂直方向的直线发电机发电，还通过与作为水波能量汇聚通道的浮带相连，一方面通过水平方向的水波浪涌为后续的水轮发电机提供旋转励磁发电用的水压，另一方面由于浮带与振动浮子形成一个整体，可较好地抑制天气恶劣条件下的浪涌冲击，起到稳定垂直方向拉力、稳定振动浮子发电输出的作用。直线发电机置于密封腔体内，无需采用转动风叶等外部部件，可有效降低维护成本，提高长时间水下发电的可靠性；旋转励磁发电单元采用柔性浮带进行水波能量汇聚，可实现较大区域水面的水能汇聚作用，从而驱动较大功率的水轮发电机旋转，直接产生较大功率发电输出；线性励磁发电单元和旋转励磁发电单元的输出通过水下变电站进行分路或并网输出，从而满足不同需求的电力供应；发电核心和控制电气电路完全在水下完成，可利用水下低温自动散热。

所述线性励磁发电单元还包括设于外防护腔体与线性励磁发电腔体之间、用于温差发电的半导体温差电偶模块，即半导体温差电偶模块置于外防护腔体内、线性励磁发电腔体外作为温差发电的高温电极，低温电极位于外防护腔体外部直接与水体接触；由于永磁体在运动过程中产生热量，因此可以利用线性励磁发电单元内部高温与外部水温之间的温差进行发电。温差发电不仅可为直线发电机的输出提供补偿、减少输出电压毛刺和抖动，而且可作为储能装置，提高水面水波较弱时的发电输出能力。温差发电输出可与直线发电机输出并网后输出，也可单独对外输出。

所述旋转励磁发电单元还包括设于水上、与水轮发电机的水轮发电机转子相连、万向受力的旋转捕风振子，旋转捕风振子的轴心与水轮发电机转子同心、可带动水轮发电机转子旋转。由于旋转捕风振子与水轮发电机转子同轴，因此带动水轮发电机转子转动的同时，围绕转子的水体会形成惯性的漩涡，从而形成储能作用，即使在风力减弱或水波减弱时，在惯性作用下形成的漩涡可带动水轮发电机在短时间内相对匀速地旋转；当风力较大时，旋转捕风振子可能偏离中心垂直方向进行旋转，从而一定程度上减弱水轮发电机的旋转受力，起到稳定输出转矩的目的，同时旋转捕风振子受重力作用，即使偏离中心垂直方向旋转，也会自动校正到中心位置，无需进行特殊控制；旋转捕风振子重量越大，惯性越大，储能作用越明显。即将旋转捕风振子的旋转惯性用于驱动水轮发电机的稳定旋转，从而提高发电稳定性；另外，利用旋转捕风振子的重力，加大了水轮发电机转子的旋转惯性，从而减缓了水面波能受环境因素突然减少带来的发电机力矩突然减小的影响，实现旋转水能的存储作用，从而提高发电效率。