波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台

本发明涉及海上波浪能发电领域，尤其涉及一种波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台。

背景技术：

1、能源的可持续发展关乎经济以及社会发展，但随着城市化、工业化的快速发展，在依赖大量化石资源创造巨大的物质财富的同时，目前的能源资源与环境问题也日益突出。以气候变化为代表的环境问题也成了全球所面临的挑战。

2、传统能源面临着日益枯竭、环境保护、安全供应的问题，可再生能源可成为重要的替代能源。与之相对的，包括太阳能、风能、水能、海洋能、地热能在内的可再生资源具有环境污染小，利用潜力大，资源分布广，可持续利用等各种优势，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。开发可再生资源成为目前可持续的能源战略的必然选择。

3、海上新能源前景广阔，不仅推动了绿色低碳发展、降低碳排放，还可发展相关产业。多能互补是一种新的发展潮流，可达到降本增效，储能技术也具有良好的发展潜力。

4、光伏发电技术是目前最为成熟的可再生能源利用技术之一。然而，光伏发电需要大量的土地资源。为此，通过开发广袤的海域，发展漂浮式海上光伏技术。该技术可以有效节约陆地空间，同时也是清洁能源，无污染排放，符合可持续发展理念。再者，相对于陆上光伏，由于海洋的反射和散射效应，海上光伏的辐照强度通常高于陆地，因此能源转换效率更高；海水的冷却效果降低了光伏板的温度，提高其性能和寿命。总而言之，发展海上漂浮式光伏是实现能源结构优化，推动绿色低碳发展的重要途径。

5、然而海上光伏的设计及建造也面临着一些挑战，如海洋环境的恶劣性、设备的安全性及经济性等问题，这需要我们在推动海上光伏发展的同时，不断研发和应用新技术，提高海上光伏的安全性及经济性。目前，海上漂浮式光伏尚处于发展阶段，海上漂浮式光伏分为两类及常规水面式光伏及海上平台式光伏。然而，这两种光伏构型皆存在明显缺陷。常规水面式漂浮式光伏技术无法在恶劣的海洋环境条件作业，而常规的海上平台式建造成本高，无法进行大规模的市场推广。

6、目前，海上波浪发电装置有多种类型，最典型的有越浪式、振荡水柱式、筏式和振荡摆式点吸收式，通过将波浪运动转化为其他形式的能量，例如空气运动，势能差，推动装置内部的发电机进行发电。按照布置水深的不同，波浪发电装置分为固定式及漂浮式。漂浮式波浪发电装置适应不同的水深和海况，不受海底地形的限制，通过在海域范围内灵活部署且减少对海底环境的影响，避免对海洋生态造成破坏。此外，漂浮式波浪发电装置布置于离岸海域，其波浪能量密度远高于浅水海域。换言之，漂浮式波浪发电装置可以提高波浪能的利用效率。因此，亟需开发一种漂浮式波浪发电技术。

技术实现思路

1、发明目的：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提出一种波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，该海上平台同时结合了波浪能与光伏两种发电方式，避免了波浪能发电装置与光伏发电装置之间的相互干扰，使两种发电方式相互配合，多能互补，提高了发电效率；同时也使海上空间面积得到了高效利用。

2、技术方案：本发明波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台包括海上平台主体、光伏发电装置及波浪能发电装置；

3、海上平台主体为由多块浮体构成的内部中空的平台；浮体之间串联有连接筋；

4、海上平台主体内横向与纵向固定有钢架及钢柱，钢架及钢柱将海上平台主体的内部空间划分为网格区域；波浪能发电装置固定在网格区域内；光伏发电装置固定在网格区域的上方；

5、波浪能发电装置的外部为浮筒，浮筒的内部中空并布置有线圈，浮筒的外部与钢架固连；

6、波浪能发电装置的内部为浮筒；浮筒的中部有旋转磁铁；浮筒的上端和下端设有固定磁铁；旋转磁铁的两端的磁极与固定磁铁的两端的磁极相反；

7、波浪能发电装置的底部为浮子，浮子上设有推杆，推杆上固连有滚珠丝杠，滚珠丝杠上方有杆轴；滚珠丝杠穿过浮筒的底部，浮筒的底部与滚珠丝杠的连接处设有轴承；

8、旋转磁铁固定在杆轴上；推杆在波浪作用下驱动滚珠丝杠带动杆轴和旋转磁铁旋转；

9、旋转磁铁在旋转过程中与固定磁铁作用产生的磁场的极性改变，驱使线圈产生自由电子形成电流。

10、波浪能发电装置与钢架之间设有连接筋，进而将波浪能发电装置固定在钢架上。

11、连接筋包括钢板和加强筋；钢板上开设有孔。

12、推杆与滚珠丝杠之间连接有固定件。

13、光伏发电装置包括光伏发电板和支架，支架固定在钢架上，光伏发电装置通过光伏发电板发电。

14、支架由底座和多个矩形单元组成，多个矩形单元组成多个侧面和一个顶面。

15、矩形单元由杆件拼接而成，杆件上开设有安装光伏发电板的滑槽。

16、矩形单元与底座之间有设定角度，便于光伏发电板安装在矩形单元上且吸收太阳能进行发电。

17、浮筒为内部中空的矩形浮筒。

18、浮筒为柱状浮筒。

19、工作原理：本发明海上平台主体由多块浮体通过连接筋串联而成，通过焊接钢架将海上平台主体的内部空间划分为网格状，每个区格包含一个光伏发电装置和一个波浪能发电装置，进而将两种不同的发电装置阵列式安装于海上平台。

20、光伏发电装置的光伏发电板布置在支架的四周以及顶部，相较于传统的布置方式，数量有了提高，且通过不同角度吸收太阳能以此来增加光伏发电装置的效率。光伏发电装置的支架为金属制成，底座焊接在海上平台的钢架上，光伏发电装置的形状为梯形。放置光伏发电板的支架中设置了滑槽，滑槽用于更换光伏发电板。

21、波浪能发电装置焊接在海上平台内部的区格中，为了增强波浪能发电装置与平台的连接，抵御海上出现的部分恶劣海况，在波浪能发电装置与钢架之间布置有连接筋，连接筋以铆接的方式将波浪能发电装置和钢架进行再次固定。

22、波浪能发电装置的外部为矩形浮筒，内部为浮筒，下部有随波浪上下运动的浮子；浮筒内部布置一定数量的线圈，而浮筒内部布置有旋转磁铁，旋转磁铁形成磁场，且旋转磁铁自身的转动将使磁场的磁极不断交替变化，固定磁铁与旋转磁铁相互作用形成双稳态状态。

23、浮子上部设有推杆，且推杆与滚珠丝杠及杆轴相固连，将浮子的纵向运动转化为内部杆轴的旋转运动，从而带动旋转磁铁转动。

24、有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：

25、(1)本发明的光伏发电板下方的波浪能量被波浪发电装置吸收，防止波浪对光伏板的砰击，保证了在恶劣海况作业时的安全性。

26、(2)本发明的光伏发电装置和波浪能发电装置自成一体，避免了连接结构的使用，保证了在恶劣海况作业时的稳定性。

27、(3)本发明将波浪能发电与光伏发电两者结合起来，充分利用了海上平台空间，同时两种发电方式结合，增加了整个装置吸收转化能量的效率并提高了经济性，安全、稳定，经济性好。

28、(4)本发明的光伏发电装置和波浪能发电装置呈阵列式排布，为后期维护降低了成本。

技术特征：

1.一种波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：包括海上平台主体、光伏发电装置(1)及波浪能发电装置(3)；

2.根据权利要求1所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述波浪能发电装置(3)与钢架(6)之间设有连接筋(4)。

3.根据权利要求2所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述连接筋(4)包括钢板(4-1)和加强筋(4-2)；所述钢板(4-1)上开设有孔(4-3)。

4.根据权利要求1所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述推杆(3-6)与滚珠丝杠(3-7)之间连接有固定件。

5.根据权利要求1所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述光伏发电装置(1)包括光伏发电板和支架(2)，所述支架(2)固定在所述钢架(6)上。

6.根据权利要求5所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述支架(2)由底座和多个矩形单元组成。

7.根据权利要求6所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述矩形单元由杆件(2-1)拼接而成，所述杆件(2-1)上开设有安装光伏发电板的滑槽(2-2)。

8.根据权利要求6所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述矩形单元与底座之间有设定角度。

9.根据权利要求1所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述浮筒(3-2)为内部中空的矩形浮筒。

10.根据权利要求1所述的波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，其特征在于：所述浮筒(3-1)为柱状浮筒。

技术总结本发明公开了一种波浪能与光伏一体化发电的综合海上平台，包括海上平台主体、光伏发电装置及波浪能发电装置；海上平台主体为由多块浮体构成的内部中空的平台；波浪能发电装置的外部为浮筒，浮筒内布置有线圈；波浪能发电装置的内部为带有旋转磁铁和固定磁铁的浮筒；浮筒中部有旋转磁铁；波浪能发电装置底部为浮子，浮子上设有推杆，推杆上固连有滚珠丝杠，滚珠丝杠上方有杆轴；滚珠丝杠穿过浮筒的底部，浮筒的底部与滚珠丝杠的连接处设有轴承；旋转磁铁固定在杆轴上；推杆在波浪作用下驱动滚珠丝杠带动杆轴和旋转磁铁旋转，与固定磁铁作用产生的磁场的极性改变，驱使线圈形成电流。本发明实现了光伏发电和波浪能发电，多能互补，提高了发电效率。技术研发人员：徐胜,陈鑫,鞠坤,嵇春艳受保护的技术使用者：江苏科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15