[发明专利]船舶风光储波浪能综合利用发电装置

摘要

本发明提供一种船舶风光储波浪能综合利用发电装置，包括：船舶光伏发电系统、船舶风力发电系统、船舶波浪能发电系统、船舶锂电池储能系统、直流并网系统、逆变系统和交流并网系统；所述船舶光伏发电系统、所述船舶风力发电系统、所述船舶波浪能发电系统和所述船舶锂电池储能系统均并联连接到所述直流并网系统的输入端，所述直流并网系统的输出端通过所述逆变系统与所述交流并网系统连接。优点为：风能、太阳能、波浪能和蓄电池储能采用系统化集成设计，对实现船舶能源多元化、节能减排和提高竞争力具有重要价值。

主权项

1.一种船舶风光储波浪能综合利用发电装置，其特征在于，包括：船舶光伏发电系统、船舶风力发电系统、船舶波浪能发电系统、船舶锂电池储能系统、直流并网系统、逆变系统和交流并网系统；所述船舶光伏发电系统、所述船舶风力发电系统、所述船舶波浪能发电系统和所述船舶锂电池储能系统均并联连接到所述直流并网系统的输入端，所述直流并网系统的输出端通过所述逆变系统与所述交流并网系统连接；其中，所述船舶光伏发电系统包括船舶光伏发电系统本体以及与所述船舶光伏发电系统本体的输出端连接的可控DC/DC并网型光伏变换器；所述船舶风力发电系统包括船舶风力发电系统本体以及与所述船舶风力发电系统本体的输出端连接的第1可控AC/DC并网型整流器；所述船舶波浪能发电系统包括船舶波浪能发电系统本体以及与所述船舶波浪能发电系统本体的输出端连接的第2可控AC/DC并网型整流器；所述船舶锂电池储能系统包括锂电池储能系统以及与所述锂电池储能系统的输出端连接的双向可控DC/DC并网型储能器件；所述可控DC/DC并网型光伏变换器、所述第1可控AC/DC并网型整流器、所述第2可控AC/DC并网型整流器和所述双向可控DC/DC并网型储能器件并联连接到所述直流并网系统的直流母线排；其中，所述船舶波浪能发电系统本体包括振荡浮子单元(31)、直线发电机(32)以及自适应杠杆机构(33)；其中，所述振荡浮子单元(31)包括筒形振荡浮子(31.1)以及浮子连杆(31.2)；所述筒形振荡浮子(31.1)伸出船舷外部且漂浮在海平面上；所述浮子连杆(31.2)的底端与所述筒形振荡浮子(31.1)的顶端固定连接；所述直线发电机(32)包括：动子(32.1)、永久磁铁(32.2)、导向杆(32.3)、复位弹簧(32.4)、固定罩(32.5)、动子连杆(32.6)和定子(32.7)；所述动子(32.1)固定N极和S极交替的所述永久磁铁(32.2)，所述动子(32.1)的上端固定所述导向杆(32.3)，通过所述导向杆(32.3)，限制所述动子(32.1)只能进行上下方向运动；所述导向杆(32.3)的顶端通过所述复位弹簧(32.4)固定在所述固定罩(32.5)的内壁；所述动子(32.1)的外部套设安装所述定子(32.7)；所述动子(32.1)的下端固定安装所述动子连杆(32.6)；振荡浮子随波浪的起伏运动，经杠杆机构作用在动子连杆上，从而使动子上下往复运动，动子上的永久磁铁切割定子绕组，直线发电机便产生了三相交流电；所述自适应杠杆机构(33)包括：杠杆(33.1)、杠杆支点支架(33.2)、丝杆(33.3)、滑块(33.4)、电动机(33.5)、AC/AC变频器(33.6)、上死点磁脉冲位置感应开关(33.7)、下死点磁脉冲位置感应开关(33.8)和检测运动幅度磁脉冲位置感应开关(33.9)；所述杠杆(33.1)的一端与所述浮子连杆(31.2)的顶端固定连接；所述杠杆(33.1)的另一端与所述动子连杆(32.6)的底端铰接；所述电动机(33.5)的输出端与所述丝杆(33.3)联动，用于驱动所述丝杆(33.3)转动；所述滑块(33.4)与所述丝杆(33.3)螺纹连接，当所述丝杆(33.3)转动时，所述滑块(33.4)进行左右移动；所述杠杆支点支架(33.2)的一端固定在所述滑块(33.4)上，所述杠杆支点支架(33.2)的另一端套设于所述杠杆(33.1)上，所述杠杆支点支架(33.2)和所述杠杆(33.1)的相交位置为杠杆支点(33.10)；当所述滑块(33.4)左右移动时，带动所述杠杆支点支架(33.2)同时左右移动，进而改变杠杆支点(33.10)的位置；改变了振荡浮子、直线发电机动子与杠杆支点的相对距离，从而改变了振荡浮子对直线发电机动子的作用强度和幅度；另外，所述上死点磁脉冲位置感应开关(33.7)、所述下死点磁脉冲位置感应开关(33.8)和所述检测运动幅度磁脉冲位置感应开关(33.9)的输出端均连接到所述AC/AC变频器(33.6)的输入端；所述AC/AC变频器(33.6)的输出端与所述电动机(33.5)的输入端连接，可控制所述电动机(33.5)的转动方向；具体的，导向杆外面布置磁脉冲位置感应开关，该上死点磁脉冲位置感应开关安装在导向杆上行程终点的固定罩里，检测动子上止点；动子连杆外面也布置磁脉冲位置感应开关，该下死点磁脉冲位置感应开关安装在连杆下行程终点处机架上，检测动子下止点；正常工作范围内，动子运动不会超过上下止点位置；导向杆上面有弹簧安装在固定罩里，防止导向杆直接撞击固定罩，同时导向杆撞击该弹簧时还能产生回复作用力；自适应杠杆机构可调支点的位置应保证直线发电机动子行程在上下止点范围内工作，如果动子到达上下止点位置时，磁脉冲位置感应开关触发AC/AC变频器，则AC/AC变频器驱动伺服电机正转或反转，从而改变支点位置；当动子向上运动超过上下止点时，上下死点磁脉冲位置感应开关触发AC/AC变频器使伺服电机正转，同时伺服电机带动丝杠同步顺时针转动，滑块带动杠杆支点向右移动，从而减小动子的上下运动幅度，直到上下死点磁脉冲位置感应开关感受不到动子为止，此刻AC/AC变频器使伺服电机停转，保证动子运动在上下死点范围内；如果动子运动幅度较小，检测运动幅度的磁脉冲位置感应开关没有感受到动子时，则运动幅度检测磁脉冲位置感应开关触发AC/AC变频器，使伺服电机逆时针，伺服电机带动丝杠同步逆时针转动，滑块带动杠杆支点向左移动，增大动子的上下运动幅度，直到运动幅度检测磁脉冲位置感应开关感受到动子为止，再一次触发AC/AC变频器使伺服电机停转；补偿与优化：风平浪静的情况下，自适应杠杆机构为水平状态，此时的直线发电机动子恰好处在中位；落潮或涨潮时，船舶带着波浪能发电系统随着落潮或涨潮变化，对波浪能发电系统没有影响；但船舶装载量变化影响波浪能发电系统工作，当船舶空载或载货量少的情况下，船舶吃水浅而干舷高，此时需要加长浮子连杆；当船舶满载或载货量多的情况下，船舶吃水深而干舷低，此时需要缩短浮子连杆长度；浮子连杆长度以保证筒形振荡浮子的三分之二浸没入海水中；单个波浪能发电系统主要由波浪转换机构、直线发电机及其连杆组成；其中，波浪转换机构包括振荡浮子、浮子连杆和杠杆；安装在船舷边；振荡浮子为筒形且伸出舷外漂浮在海面上，浮子连杆长度可调，用于调整浮子浸水深度；杠杆支点可调，用于改变振荡浮子对直线发电机动子的作用强度和幅度；上述波浪能发电系统的工作原理为：筒形振荡浮子漂浮在海平面上，水下部分占三分之二，在波浪作用下振荡浮子的垂荡、纵荡、纵摇运动将吸收的波浪能转换为杠杆的上下往复运动，杠杆驱动直线发电机的动子做往复运动，往复运动的动子上永久磁铁切割直线发电机定子而发电，实现波浪能向机械能转化，机械能再向电能的转化；波浪能发电系统模块在船舶停泊期间投入使用，根据船舶干舷高度，通过改变振荡浮子连杆长度调整筒形振荡浮子浸入海水的深度；通过改变杠杆支点调整波浪强度作用动子运动幅度在直线发电机允许的工作范围内；直线发电机输出的交流电经AC/DC整流模块转换为直流电并网到直流母线排。