[发明专利]波浪能发电装置、海上风机联合发电系统及方法

说明书

本发明提供一种波浪能发电装置、海上风机联合发电系统及方法，波浪能发电装置包括至少一个发电单元，至少一个发电单元浮设于海上，发电单元的一端设有系泊缆，系泊缆固定于海床底部；发电单元包括螺旋机构和至少一个发电箱，一个发电箱安装在螺旋机构的一侧，或者多个所述发电箱分别安装在所述螺旋机构的两侧，每一个发电箱内设有与螺旋机构连接的直线发电机，螺旋机构用于接收常浪向的海浪以旋转带动直线发电机发电。利用螺旋机构接收常浪向的海浪，对于海浪的接收为与海面基本平齐的水平面上，有利于获取更多的波浪能，而且接收的海浪直接驱动直线发电机旋转发电，大大减少了能量过程中的转化流失，提高了波浪能的利用效率。

技术领域

本发明涉及海上发电技术领域，具体涉及一种波浪能发电装置、海上风机联合发电系统及方法。

背景技术

目前，在大规模脱碳行动环境下，大力发展新能源成为主流，其中海洋作为开发力度较小的区域也逐渐被关注。海洋能是海洋可再生能源的简称，包括潮汐能、潮流能、波浪能、温差能以及盐差能等，目前受限于安装位置以及技术成熟度，仅仅利用开发了海上风能，无法大规模扩展其他类型的能源。

近年来，随着海上风电开发和建设不断发展，海上固定式风力发电技术逐渐成熟，同时漂浮式风力发电技术成为新的研究方向。然而海上的风资源具有一定的波动性，在季节变化和每日的不同时间都具有不稳定性，不能使得海上风机在选定的场址能够持续、稳定地达到额定发电功率。

波浪能是海洋能中最丰富的能源之一，按照安装位置分类，包括靠岸式、近岸式以及离岸式，靠岸式和近岸式通常安装在水深较浅的区域，但是可以捕捉到的波浪能量少，还需要考虑海岸线空间和渔业影响。离岸式需要系泊装置进行限位，但是建设和运维难度大，成本高且需要设置长距离电缆进行电力送出，受限于海洋的恶劣环境，得到的电能也存在能源不足、连续性不强等问题。

海上风能和波浪能的利用在时间和空间上具有一定的互补性，也存在海上风能和波浪能进行联合发电的方式，但是目前大多采用单自由度或者多自由度振荡浮子来利用波浪能，该结构一方面安装和维护难度大；另一方面，对于电能的获取是浮子基于海浪垂直方向上的，能量的转化过程涉及活塞杆、液压缸以及蓄能器等非常多的能量转换部件，波浪能转化至电能之间会有多级转化过程，经波浪能转化至电能存在转换效率低的问题。

基于此，本申请发明人设计了一种波浪能发电装置、海上风机联合发电系统及方法，以期克服上述技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中波浪能转化效率低，且发电装置安装维护难度大等缺陷，提供一种波浪能发电装置、海上风机联合发电系统及方法。

第一方面，本发明提供了一种波浪能发电装置，包括：

至少一个发电单元，浮设于海上，所述发电单元的一端设有系泊缆，所述系泊缆固定于海床底部；

所述发电单元包括螺旋机构和至少一个发电箱，一个所述发电箱安装在所述螺旋机构的一侧，或者多个所述发电箱分别安装在所述螺旋机构的两侧，每一个所述发电箱内设有与所述螺旋机构连接的直线发电机，所述螺旋机构用于接收常浪向的海浪以旋转带动所述直线发电机发电。

根据本发明的一个实施例，所述发电单元的数量至少为三个，相邻的所述发电单元之间通过缆绳依次连接；

多个所述发电单元呈弧形排布，位于中部的所述发电单元与相邻侧的所述发电单元之间形成一夹角。

根据本发明的一个实施例，所述螺旋机构包括杆体和设于所述杆体上的螺旋翼，所述螺旋翼沿所述杆体轴向螺旋设置；

所述螺旋翼包括至少三个螺旋单元，相邻所述螺旋单元之间通过螺旋弧面过渡连接。

根据本发明的一个实施例，所述螺旋弧面沿所述杆体的轴向横截面尺寸递增或者递减。