[发明专利]一种基于两自由度发电机的新型风浪结合发电系统

说明书

本发明公开一种基于两自由度发电机的新型风浪结合发电系统，包括垂直轴风机(1)、两自由度发电机(2)、振荡浮子(3)、悬浮平台(4)、连杆(5)，系统中垂直轴风机(1)安装在连杆(5)的最上部，而两自由度发电机(2)安装在连杆(5)的底部，两自由度发电机(2)固定在海上的悬浮平台(4)上。连杆(5)与垂直轴风机(1)相连随风旋转，同时也连接在振荡浮子(4)之上随着海浪上下运动，因此两自由度发电机(3)的动子相对于定子旋转运动、直线运动或螺旋运动，这三种运动都会使得旋转直线发电机产生感应电动势，从而实现有效发电。这种系统将单独的旋转发电系统与单独的直线发电系统集成在一个单元当中，节省了许多能量转换装置，因此该系统的成本相较于传统风浪结合发电系统更低。

技术领域

本发明涉及到风能与波浪能综合利用发电领域，具体涉及到风浪结合发电系统，特别涉及一种基于两自由度发电机的新型风浪结合发电系统。

背景技术

在全球能源日益短缺、人类呼唤“绿色”浪潮的今天，世界能源专家为了探寻人类未来的理想新能源，便将研究的触角伸向了广阔的海洋。海洋领域的可再生能源包括风能、波浪能、潮汐能、热能和太阳能等，充分利用海洋领域中巨大的、环保的能量进行发电，能大大缓解化石能源枯竭的危机，还能为世界能源增添新的版图。在海洋领域的多种绿色能源中，风能和波浪能的能量密度较高，能量形式更为集中，因此近年来海上风能和波浪能的开发引起了广泛关注。目前，独立开发海上风能或波浪能的发电系统较多，但是两种独立的发电系统占据了过多的海洋空间，造成了海域面积紧缺、开发成本高等问题，风能和波浪能的波动性、间歇性和不连续性还使得单独的风电系统/波浪能发电系统难以持续稳定地输出电能。近年来一种将海上风能和波浪能综合利用的海上风浪结合发电系统引起了广泛关注，它相较于单独的风电系统/波浪能发电系统具有单位海域能量产出更高、成本低、不工作小时数少等优势，成为了新能源发电领域的研究热点之一。针对海上风能和波浪能的综合开发，国内外相继提出了一些风浪结合发电系统，整体可以分为平台共用式与机械耦合式两类。较为典型的平台共用式风浪结合发电系统包括挪威远洋能源公司开发的三角形单浮体双风机平台W2Power和苏格兰绿色海洋能源公司研制的Wave Treader。在这种系统中，风能与波浪能共享平台、设备及海域，但是风力发电装置与波浪能发电装置仍是两个独立的体系，需要多台发电机(风力发电机和波浪能发电机)同时工作，系统体积依然庞大。而机械耦合式风浪结合发电系统虽然可以通过机械装置实现风能与波浪能的耦合，然后利用同一台发电机将收集的耦合动能同时转换，但是系统中需要过多的机械设备，存在多级能量转换过程，因而普遍具有效率低、可靠性低、稳定性差、维护成本高的问题。为了改善传统风浪结合发电系统中所存在的问题，将两自由度电机与风浪结合发电系统进行结合成为了一种减小系统体积、提高系统效率的有效方案，一种基于两自由度电机的新型风浪结合发电系统亟待提出。

综上所述，提供一种基于两自由度发电机的新型风浪结合发电系统已经成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有风浪结合发电系统效率低、可靠性低、稳定性差、维护成本高的问题，本发明设计了一种基于两自由度发电机的新型风浪结合发电系统，结合两自由度电机集成度高的优势，以期减小系统体积并提高系统效率。

为了解决上述技术问题，本申请的一种基于两自由度发电机的新型风浪结合发电系统，包括垂直轴风机(1)、两自由度发电机(2)、振荡浮子(3)、悬浮平台(4)、连杆(5)。

可选地，垂直轴风机(1)安装在连杆(5)的最上部，而两自由度发电机(2)安装在连杆(5)的底部，两自由度发电机(2)固定在海上的悬浮平台(4)上。连杆(5)与垂直轴风机(1)相连随风旋转，同时也连接在振荡浮子(4)之上随着海浪上下运动，因此两自由度发电机(3)的动子相对于定子旋转运动、直线运动或螺旋运动，这三种运动都会使得旋转直线发电机产生感应电动势，从而实现有效发电，结合电能后处理电路后，通过输电电路并入电网或是直接供应给用户。