[发明专利]一种压电式波浪能发电装置及海上灯塔供电系统

说明书

本发明提供的压电式波浪能发电装置，纵向波浪能发电组件利用横向洋流能发电组件作为悬浮体进行纵向发电，同时，横向洋流能发电组件将横向洋流的冲击力转化成电能，充分利用自然环境进行发电，结构巧妙，高效省时，比机械式、液压式及空气式波能发电方式更为简单可靠，提高发电机使用年限。同时，本发明提供的海上灯塔发电系统，通过电压式波浪能发电装置、太阳能光伏发电装置和风力发电装置互补地进行发电，提高了能源输出的效率和稳定性，在保证同样供电的情况下，可大大减少储能设备的容量，从而降低了对灯塔的投资；另外，该系统也实现了灯塔的无人供电，减轻了劳动力，同时高效地利用了可再生能源，绿色环保。

技术领域

本发明涉及一种灯塔供电系统，尤其是一种涉及波光风三能互补的能量自给型海上灯塔供电系统，其中波浪能发电涉及利用压电材料采集波浪振动发电技术。

背景技术

灯塔是建于航道关键部位附近的一种塔状发光航标，用以引导船舶航行或指示危险区。灯塔多位于近海的岛屿、滩涂处，铺设电路从陆上电网输送电能较为困难；柴油发电机供电，则不可避免地对海水造成污染；传统海上发电方式即太阳能、风能发电又都存在一定的天气制约，当出现极限天气(枯风、阴天)情况时，灯塔供电设施就会出现问题，这势必会影响灯塔灯器的正常工作，对灯塔各属海域的船舶交通安全造成极大的隐患。

为确保灯塔供电，使灯站正常工作，在灯塔上住着许多管理人员，他们日夜精心管理，兢兢业业。目前，岛上职工生活和工作用水全部靠大陆供给，然而，到了冬季，风大、浪高、流急，船舶靠、离码头相当困难，正常补给不能顺利进行，严重影响了职工的工作和生活。因此，亟需开发能量自给型海上灯塔供电系统。

波浪能不受天气制约，且能量密度大，是风能能量密度的3-30倍，来源清洁，符合绿色环保的要求；压电式波浪能发电装置能够直接将波能通过电枢的相对运动和压电材料的张拉应变转换为电能，使电能的生产和使用同时进行，高效省时，比机械式、液压式及空气式波能发电方式更为简单可靠。因此压电式波浪发电具有其独特的应用价值。将波浪能、太阳能、风能三种途径共同使用，便能使资源得到最大化利用，确保持续供电，为能量自给型海上灯塔供电系统的开发奠定了基础。

发明内容

针对上述问题，结合海中灯塔的地理位置和多种可再生能源在时间和季节上的互补性本发明提供一种能量自给型海上灯塔供电系统。同时，本发明提供了一种可采集两个方向波浪能的压电式波浪能发电装置。

为解决上述技术问题，本发明提供一种压电式波浪能发电装置，其特征在于：包括纵向波浪能发电组件、横向洋流能发电组件以及连接轴；

所述纵向波浪能发电组件包括发电箱体和塑料浮壳，所述塑料浮壳与所述发电箱体一体成型、置于所述发电箱体的两侧，且所述塑料浮壳的上表面所在水平面低于所述发电箱体上表面所在的水平面，所述发电箱体内设有若干组横向排列的发电单元一，若干组发电单元一固定在置于发电箱体内部的固定部件上；所述发电单元一包括用于连接纵向波浪能发电组件和横向洋流能发电组件的连接轴、固定在连接轴上且均匀分布的若干个凸轮、以及通过导线串联的若干个压电悬臂梁，所述压电悬臂梁分为左右两列，每列层数相等，各列层数相同的压电悬臂梁交错分布在所述连接轴的两侧，凸轮位于层数相同的两个压电悬臂梁之间，且两列压电悬臂梁自由端之间的水平距离小于凸轮的直径，所述连接轴的顶部通过弹簧固定在发电箱体顶部；

所述横向洋流能发电组件包括圆柱形壳体、螺旋桨和转轴，所述壳体水平放置、位于所述发电箱体的正下方，且壳体的外表面与连接轴的下端部固定相连，所述转轴位于壳体的轴线位置、且通过转动部件安装在所述壳体两个端面上的通孔内，所述螺旋桨中心位置处设有六角插孔，转轴的端部设有六角插头，所述螺旋桨通过六角插孔和六角插头的相互配合与转轴卡接在一起，所述壳体内设有若干组发电单元二，所述发电单元二包括均匀分布在转轴同一横截面上的若干个凸轮以及固定端固定在壳体内壁上、自由端与凸轮交叉分布的压电悬臂梁，螺旋桨带动转轴转动时，凸轮与压电悬臂梁的自由端相接触。