[发明专利]一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置及发电方法

说明书

本发明公开一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置及发电方法，发电装置包括直驱式电机，所述直驱式电机上设有连接轴，连接轴的一端与直驱式电机紧固连接，另一端紧固连接有沉浸式浮子，沉浸式浮子的下方设有阵列分布的浮子线缆，直驱式电机的下方设有阵列分布的固定柱；所述直驱式电机包括阻尼盘，阻尼盘上设有外定子，外定子内设有内动子；所述外定子包括定子轭部，定子轭部内设有内腔，内腔内连通设有凹槽，凹槽内紧固连接有定子线圈。本发明发电装置采用了沉浸式浮子，减少视觉污染，在海上极端情况下，保护装置免受机械性破坏，采用直驱式电机发电，减小波浪发电装置的体积，发电过程简化，降低运营维护和发电成本，提高商业竞争力。

技术领域

本发明涉及一种发电装置，具体是一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置及发电方法。

背景技术

地球表面三分之二的地方都是海洋，其中蕴藏这十分丰富的海洋能源，而波浪能是指海洋表面波浪做具有的动能和势能的总和，是海洋在风力、引力等作用下产生的波浪运动所具有的能量。波浪的能量与波高的平方、波浪运动周期以及迎面波的宽度成正比。据估计，整个海洋中约有3TW的波浪能，其中东亚地区波浪能总能达到了173GW，除去波浪能小于等于5KW/m和冰层覆盖不能开发的地区，波浪能储量也有157GW。如果充分利用起来，波浪能将会对世界能源供应做出巨大贡献。我国拥有漫长的海岸线和广阔的海域，其中海洋能占比在世界总储量的前列，利用沿海海洋观测台站资料估算得到，中国沿海理论波浪年平均功率约为。但是由于不少海洋台站的观测地点处于内湾或风量较小的位置，实际的沿海波浪功率远不止于此。

与风能和太阳能相比，波浪能拥有许多优点，而这也吸引越来越多的社会注意力。在所有可再生能源中，波浪能的能量密度最高为，而风能的能量密度为，太阳能的能量密度仅为。并且波浪能集中分布在海面附近，95％以上的能量都集中在水面至水下四分之一波长水深之间，这十分有利于波浪能的利用开发。波浪可以传递十分遥远的距离，但是其能量损耗却十分小。

波浪能的理论能量捕获效率及实际效率都要高于其他能源。相比于太阳能理论最大转换效率的86.7％，实际效率的35％和风能理论最大转换效率的59％，实际效率的50％，波浪能理论上能量捕获效率可以达到100％，在实际的水槽实验中效率可以超过80％。波浪能量空间分布与人类社会能量需求的空间分布有很好的契合。经济社会沿大陆沿海地区分布，世界上大约有60％的人口生活在距离海岸100km的沿海地区，并且很多国家的工业地区也都在分布在沿海周围。

而波浪能广泛存在于海洋地区，除了内陆地区，几乎没有什么波浪能特别匮乏的地方，这也为电能的输送提供了便利条件。相比于风能和太阳能设备可以在20-30％的时间内生产能量，波浪能设备可以在高达90％时间内都有能量的产生。由于开发和利用波浪能的装置可以在海平面以下，或者在远离海岸线的地方，因此相对于巨大的风力发电装置和对占地面积很有要求的太阳能发电装置来说开发和利用波浪能对环境和对人类社会的影响很小，甚至可以忽略不计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置及发电方法，将波浪的动能和势能转换为沉浸式浮子的动能，传递给内动子，从而转换为电能输出，实现波浪能向电能的转换，装置对海面无视觉污染，直驱式电机内设有弹性件，有效的保护发电装置免遭极端应力的损伤，延长装置的使用寿命，直驱式电机发电，体积小，运营维护成本低，提高商业竞争力。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于沉浸式浮子的直驱式波浪发电装置，发电装置包括直驱式电机，所述直驱式电机上设有连接轴，连接轴的一端与直驱式电机紧固连接，另一端紧固连接有沉浸式浮子，沉浸式浮子的下方设有阵列分布的浮子线缆，直驱式电机的下方设有阵列分布的固定柱。

所述直驱式电机包括阻尼盘，阻尼盘上设有外定子，外定子内设有内动子。

进一步地，所述浮子线缆的一端与沉浸式浮子紧固连接，另一端与海床紧固连接，浮子线缆呈倾斜固定。