[发明专利]一种综合利用挠曲电和环境动能的发电方法、装置及系统

说明书

本发明涉及发电装置领域，具体涉及一种综合利用挠曲电和环境动能的发电方法、装置以及系统。其中，该发电装置包括装置体和多孔挠曲电复合材料，通过多孔挠曲电复合材料的变形实现发电，挠曲电效应与材料的介电常数呈正相关，通过添加高介电材料以改善基体材料，可获得更显著的挠曲电效应。本发明可以有效地改善现有发电装置易腐蚀、成本高、设备易损坏、需要耗费较大人力物力的问题。同时现有的发电设备，如海上太阳能发电装置受天气，昼夜更替等自然条件限制，日均可发电时长有限，导致发电效率降低，本发明亦可以解决这一自然条件限制发电效率的问题。

技术领域

本发明涉及发电领域和挠曲电技术领域，具体为一种综合利用挠曲电和环境动能的发电方法、装置及系统。

背景技术

人类当前所处的时代堪称“能源时代”，世界能源形势日益严峻，能源也成了各个领域的焦点问题。世界能源结构以化石能源为主，但化石能源的使用同时也带来了环境污染，并存在着化石能源枯竭的问题，因而开发利用高效，可再生的清洁能源成了重中之重。海洋覆盖地球70％以上的表面，海洋中蕴含的各种形式的海洋能，包括潮汐能、波浪能、潮流能、海流能等给予了人类新的探索方向。同时，对于人们已有一定认识和发展的风能以及机械能仍然值得我们利用，并与更新型的发电方法相结合。

其中潮汐能发电研究已有100多年的历史，是目前海洋能发电技术中最为成熟的技术。目前波浪能和潮流能发电技术相对不够成熟，成本较高，在国内外有许多相关的技术研究，发展较快。但我国的波浪能发电研究领域和世界前沿相比仍有一定的距离，推进加快波浪能开发利用是我们重要的努力方向。

当前的海上工作设备很大一部分都依靠太阳能发电装置供电，从制造上来说，太阳能电池板的制造过程中使用各类化学物品，同时产生的废气排放也会造成环境污染，报废的电池板也很难处理或再利用。此外，太阳能发电装置若暴露在海平面上，受海洋影响在高盐高湿环境下易发生腐蚀。利用波浪能的装置多种多样，但常常存在机械结构复杂，能量转换环节多，体积笨重等问题，机械类装置需要先将波浪能转换为机械能，再将装置的机械能转换为电能，其中必然有能量的损耗。并且重量较大的漂浮波浪能装置对系泊装置有较高的要求，受到大浪冲击时极易损坏而报废，无法找回。

对于现存的风能发电装置而言，其系统本身造价高，同时风能本身存在着稳定性差，不同地区及不同时间段差异大的缺点，已有很多的风能发电设备被废弃停用。但风能本身是一种分布广泛、蕴量大且无污染的清洁能源，因而如何能更好地利用风能来发电也是一个值得深入研究的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种综合利用挠曲电和环境动能的发电方法、装置及系统。该发电方法简洁明了且易于实施，能利用清洁能源进行发电，且过程中不对环境造成污染。根据该方法制造的综合利用挠曲电和环境动能的发电装置结构简单、质量较小、所需材料易得、易于投放和维护、适用范围广、可大规模并用，能够克服现有的部分发电装置所存在的结构复杂、成本高昂、不便于保存维护等问题。

为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

一种综合利用挠曲电和环境动能的发电方法，该方法是利用环境动能使得多孔挠曲电材料变形产生电信号实现发电；

所述变形可利用环境动能使得多孔挠曲电材料直接变形，也可利用环境动能产生惯性力间接使多孔挠曲电材料变形；

所述多孔挠曲电材料为复合材料，具有在任意载荷形式或任意变形模式下均可产生电信号的特性，因而环境动能所直接或间接使多孔挠曲电材料产生的变形均可用于发电。

进一步的，所述复合材料为高分子挠曲电材料和高介电材料的复合材料。

进一步的，所述环境动能包括波浪能、风能或机械能。

进一步的，所述惯性力包括设置的惯性块所受惯性力、以及因多孔挠曲电材料或对应的发电装置本身具有的惯性而受到的惯性力。