[发明专利]鳐鱼式液态金属磁流体发电装置及发电方法

说明书

本发明公开了鳐鱼式液态金属磁流体发电装置及发电方法，该装置包括设于水面的表面呈鳐鱼式的柔性外壳，柔性外壳内部为空腔，在柔性外壳上嵌装有至少一个发电单元，发电单元内部为发电通道，与空腔联通，液态金属充满空腔，每个发电单元包括分别设在发电通道内壁上下两个表面的磁体，柔性外壳在波浪带动下发生形变，液态金属运动，通过发电单元时切割磁体产生的磁力线进行发电，由设于发电通道内壁的电极输出电能。本发明采用鳐鱼式的柔性外壳，发电装置整体受力，应力集中小，能很好的吸收波浪能，同时，具备较强的抗风浪能力，整体故障率低，维护方便；直接发电方式省略了其他发电方式的转化环节，提高了整体的发电效率，减少了故障发生率。

技术领域

本发明涉及海洋波浪能发电技术，特别是鳐鱼式液态金属磁流体发电装置及发电方法。

背景技术

随着经济的快速发展，资源消耗急剧增加，能源供需矛盾日渐突出。海洋面积占地球总面积的71％，太阳到达地球的能量大部分落在海洋上空和海水中，部分能量通过各种物理或化学过程以波浪、海流、潮汐、温差等形式依附于海水中。海洋能中可利用的能量大大超过了目前全球能源需求的总和，且为清洁的可再生能源。海洋能的科学开发和利用，对于调整能源结构、缓解能源短缺和环境污染问题具有重要意义。

波浪能作为海洋能中的一种，蕴藏着巨大的能量。据计算，海洋波浪能约为每平方千米，全球波浪能功率超过了700亿kW，其中可开发利用的为20亿-30亿kW，波浪中蕴藏的巨大能源，使得各国都十分重视利用这种能源作为发电的动力。波浪发电原理主要利用波浪运动的位能差，往复力或浮力产生动力。常用的形式有振荡水柱式、振荡浮子式、摆式、鸭式、筏式、收缩坡道式、蚌式等。中间转换系统是将采集装置的机械能转换成电能，主要有空气轮机、水轮机、液压系统、机械系统，发电系统则是旋转发电机。

在现有的“筏式”波浪能采集装置中，苏格兰海洋电力传输公司开发了一种称作海蛇(pelamis)的筏式波浪能转换器，其750kW样品模型在2004年8月通过电缆成功进行电力供应。“海蛇号”成为世界上第一台并网电网发电的离岸式波浪能发电装置，此后，海蛇号第二代产品P2，自2010年起，在奥克尼群岛海域也开始海试。海蛇号的出现，将当时的全球海浪发电效率发挥了极致水平。然而，巨蟒的出现使得海蛇号的步伐又前进了一步。和海蛇一样，巨蟒也是有采集和转换两大系统组成。与海蛇不同的是，巨蟒通身使用橡胶制成，由于橡胶具有良好的伸缩性，它捕获海浪能的本领更强。巨蟒和海蛇一样，都是通过脉冲水流能量传递到另一端的涡轮发动机上，进而产生电能。

除上述波浪能发电装置外，还有一种液态金属磁流体发电装置。液态金属磁流体(liquid metal magneto hydro dynamic,LMMHD)波浪能直接发电，与传统波浪能发电方式以及传统液态金属磁流体方式完全不同的的新概念。它采用高效的液态金属磁流体发电技术，海洋波浪能直接驱动置于磁场中发电通道内部的液态金属做往复运动，从而在发电通道内部产生感生电动势，连接上闭式回路负载后输出电能。系统无运动部件，系统简单、可靠，维护简单。

液态金属磁流体发电有多种结构形式，荷兰研制的阿基米德波浪摆是世界上第一台波浪能直接转换发电装置。美国专利5136173公开了一种磁流体波浪能直接发电系统，系统采用海水作为工作流体，效率较低。美国专利014640A1也公开了另一种液态金属磁流体发电装置，该装置主要利用波浪的垂直运动，利用浮子的上下运动进行发电。

中国有公开了利用液态金属磁流体直接发电单元装置，由U型管道、磁体磁流体电极、弹性容器和刚性容器组成。该装置只能利用波浪能的是能，抗风浪冲击能力差。

中国还有公布了两种液态金属磁流体直接发电装置，此两种装置可同时利用波浪能的动能和势能。两种装置都以刚性机构为主体。

现有技术涉及的发电单元通常结构复杂，存在着波浪涌动能量利用率、整体装置故障率高的问题。

发明内容本发明结合其他发电装置的优势，提出了一种采用漂浮或者悬浮式、装置主体呈鳐鱼形状的鳐鱼式液态金属磁流体发电装置。