[发明专利]波浪振动压电发电与太阳能组合发电方法及其发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电方法及其发电系统，具体地，涉及一种波浪振动压电发电和太阳能组合发电方法及其发电系统。

背景技术

随着科学技术的发展和现代化进程的加快，人类对能源的需求与日俱增，造成一次能源消耗直线上升，并且在不久的将来将被用尽。因此，人们把目光纷纷投向地球上最大的能源库——太阳和海洋，太阳能和海洋能源都是不污染环境的清洁能源，而且都是可再生得能源，取之不尽、用之不竭。利用太阳能和波浪发电可以为边远海岛和海上设施等提供电能，此外，还可以利用太阳能和波浪能提供的动力进行海水淡化、从深海提取低温海水进行空调制冷以及制氢等。随着太阳能和波浪能发电技术的日渐成熟，其还可以代替部分常规能源，这对于缓解世界所面临的能源紧缺、温室效应和环境污染等都将有着重要的经济社会意义。

其中，波浪能发电的关键技术在于装置对波浪能的有效吸收，目前研究最多、最有前途的三种装置为：振荡水柱波能装置、摆式波能装置、聚波水库波能装置。振荡水柱波能装置以空气作为转换的介质，利用压缩气流带动发电机发电。这种装置的优点是转动机构不与海水接触，避免了海水对装置的腐蚀，缺点是二级转换效率低，发电不稳定。

摆式波能装置是通过摆体在波浪力的作用下发生的前后或上下摆动，将波浪能转换为摆轴的动能，带动发电机发电。这种装置的优点是转换效率高，可以方便地与相位控制技术相结合，使波能装置能吸收到装置迎波宽度以外的波浪能，其缺点是机械维护较为困难。

聚波水库波能装置的关键技术是一个喇叭形的聚波器和逐渐变窄的楔形导槽，利用水库和外海间的水头落差驱动水轮发电机组发电。聚波水库波能装置的优点是波能的转换无需设置活动部件，可靠性好且稳定，不足之处是建造这种电站对地形要求严格，不易推广。

此外，压电发电装置是利用压电材料，将周围环境的振动机械能转换成电能，其是一种新型的发电技术。中国专利CN1696499A提出了以波浪为能源动力的压电发电系统，压电元件固定于壳体，碰撞机构作为运转振子(主动)，波动时使得压电元件产生变形，从而产生脉冲电能。这种压电发电系统发电量较小，压电元件长期碰撞后，容易损坏。

因此，需要一种能够有效地利用波浪能和太阳能进行发电的方法和系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种波浪振动压电发电与太阳能组合发电方法及其发电系统，以克服或缓解现有技术的上述缺陷，将波浪的振动能和太阳能有效地转换成电能，从而能够加以存储和利用。

上述目的通过如下技术方案实现：波浪振动压电发电与太阳能组合发电方法，包括如下步骤：(1)将太阳能电池板设置在水面上，以使得该太阳能电池板接收太阳能并利用太阳能形成直流电能；(2)将相对表面上粘贴有多个压电元件的至少一个悬臂板密封在箱体内，并将所述箱体悬浮在水面上或水中，通过波浪的振动使得所述悬臂板发生弯曲弹性变形，通过压电效应，使得粘贴在所述悬臂板相对表面上的多个所述压电元件产生交流电能，并将交流电能转换成直流电能；(3)将上述步骤(1)和(2)中形成的直流电能输送到储能装置储存。

优选地，所述波浪振动压电发电与太阳能组合发电方法还包括如下步骤：将所述储能装置中储存的直流电能直接供给到直流用电负载、或者通过逆变器转换成交流电能后供给到交流用电负载或输入电网。

优选地，在上述步骤(2)中，所述多个压电元件产生的交流电能通过如下方式转换成直流电能：首先，将全部压电元件分组，并使得每一组压电元件内的压电元件相互串联，从而形成多个串联模块；其次，将多个串联模块分组，并使得每一组串联模块内的串联模块相互并联后再串联一个整流器，从而形成多个串联电路，将每个串联电路与一个第一二极管并联，以形成多个并联模块；再次，将多个并联模块分组，并将每一组并联模块内的并联模块相互串联后再与一个第二二极管串联，从而形成多个分支电路；最后，将所述多个分支电路并联后，进而与所述太阳能电池板的电路并联，并通过充电控制器对所述储能装置充电。