本實(shí)用新型屬于新能源供電技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種波浪能發(fā)電單元及多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前社會形勢下，隨著全國工業(yè)化的飛速發(fā)展，對礦物能源需求也越來越大，如果不采取積極措施尋找其他能量轉(zhuǎn)換方式和開發(fā)新能源利用策略，能源問題將嚴(yán)重威脅到人類社會的生存和發(fā)展。

風(fēng)能、太陽能、海洋能等可再生能源儲量巨大、分布廣泛、開發(fā)利用無污染。如何利用這些資源轉(zhuǎn)變成現(xiàn)代信息社會普遍所需的電能受到各國普遍重視。作為新興可持續(xù)發(fā)展能源，風(fēng)能和潮流能具有取之不盡、用之不竭的優(yōu)勢，而風(fēng)能和潮流能兩者都具有能量密度低，受季節(jié)、氣候和地理位置等因素影響的特點(diǎn)，具有不穩(wěn)定性。因此，采用風(fēng)能、太陽能和潮流能的互補(bǔ)發(fā)電是解決自然資源不穩(wěn)定問題的一個(gè)很好的措施。

國家海洋技術(shù)中心的研究員們曾對大管島進(jìn)行了研究，并發(fā)現(xiàn)了一篇名為《大管島多能互補(bǔ)獨(dú)立供電系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)研究》的論文(海洋技術(shù)第27卷第4期)，在該論文中記載了如何通過波浪能-風(fēng)能-太陽能多種能源互相補(bǔ)充的形式，建設(shè)多能互補(bǔ)電站。其中對于波浪能發(fā)電單元，采用擺式波力發(fā)電形式，當(dāng)入射波進(jìn)入水室時(shí)，由于水室后墻反射回來的波動疊加，在水室里形成駐波，利用駐波的振動作用，帶動懸掛的擺板吸收波浪的能量，將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，最終轉(zhuǎn)換成電能輸出。而為了避免當(dāng)大海產(chǎn)生強(qiáng)風(fēng)巨浪時(shí)，釋放破壞力巨大的能量損壞發(fā)電系統(tǒng)，通常在擺板軸與液壓泵之間設(shè)置離合器，控制波浪電站的其它設(shè)備與輸入波浪能的擺板軸之間的連接和分離。

上述論文中的方案，雖然基本實(shí)現(xiàn)了多能互補(bǔ)發(fā)電的目的，并且增設(shè)了離合器，當(dāng)海里出現(xiàn)巨風(fēng)大浪時(shí)，可將擺板軸與發(fā)電系統(tǒng)分離開，但卻導(dǎo)致了波浪能的浪費(fèi)，并且由于臺風(fēng)天氣的太陽能發(fā)電效果是有限的，風(fēng)力發(fā)電同樣存在會因?yàn)獒尫牌茐牧薮蟮哪芰繐p壞發(fā)電系統(tǒng)的問題，進(jìn)而導(dǎo)致在臺風(fēng)天氣時(shí)，使得各發(fā)電系統(tǒng)都停止工作，島上居民只能使用蓄電池的電。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，提供一種波浪能發(fā)電單元，本實(shí)用新型所要解決的第一個(gè)技術(shù)問題是：如何使得本波浪能發(fā)電單元在臺風(fēng)天氣時(shí)也可正常發(fā)電。

本實(shí)用新型是針對現(xiàn)有的技術(shù)存在的上述問題，提供一種多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)，本實(shí)用新型所要解決的第二個(gè)技術(shù)問題是：如何使得本多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)在臺風(fēng)天氣時(shí)，也有發(fā)電單元在正常供電，保證島上居民除儲蓄電外也有其它電可用。

本實(shí)用新型的第一個(gè)目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種波浪能發(fā)電單元，其特征在于，所述波浪能發(fā)電單元包括：

水室，所述水室固定于海底上；

擺板，所述擺板通過擺板軸轉(zhuǎn)動設(shè)置于水室內(nèi)；

液壓泵，所述液壓泵的輸入端與擺板軸之間設(shè)置有可調(diào)節(jié)兩者傳動比的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；

蓄能器，所述蓄能器的輸入端與所述液壓泵的輸出端相連接，所述蓄能器的輸出端連接有發(fā)電機(jī)。

其工作原理如下：當(dāng)波浪進(jìn)入水室中，由于水室后墻反射回來的波動疊加，要在水室里形成駐波，利用駐波的振動作用，帶動懸掛的擺板吸收波浪的能量，將波浪能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)傳遞給液壓泵，驅(qū)動液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，開始發(fā)電。由于本設(shè)計(jì)中，擺板軸與液壓泵的輸入端之間設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)兩者之間的傳動比，使其可適應(yīng)各類天氣環(huán)境；如遇到風(fēng)浪較大的天氣，可通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使擺板軸與液壓泵的輸入端之間的傳動比增大，則擺板軸即使轉(zhuǎn)動較大的擺幅、轉(zhuǎn)速，液壓泵輸入端的轉(zhuǎn)速也能保持可控的范圍內(nèi)，避免風(fēng)浪較大天氣中，釋放破壞力巨大的能量損壞發(fā)電機(jī)，同時(shí)也可保持正常的發(fā)電。

在上述的一種波浪能發(fā)電單元中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括中間軸和花鍵軸，所述中間軸依次套設(shè)有可同步轉(zhuǎn)動的大齒輪一、中齒輪一和小齒輪一，所述擺板軸上套設(shè)有與所述大齒輪一相嚙合的主動齒輪；所述花鍵軸上依次套設(shè)有可在該花鍵軸上自由轉(zhuǎn)動的中齒輪二和大齒輪二，所述中齒輪二、大齒輪二分別與所述中齒輪一和小齒輪一相嚙合，所述花鍵軸上還套設(shè)有套筒，所述套筒與花鍵軸周向固定但可沿該花鍵軸軸向移動，并能夠與所述中齒輪二、大齒輪二相嚙合，所述花鍵軸與液壓泵的輸入端相連接。當(dāng)擺板軸與液壓泵之間需要較大的傳動比時(shí)，可通過移動套筒，使套筒與中齒輪二相嚙合，通過中齒輪一和中齒輪二來傳遞動力；而如需要較小的傳動比時(shí)，則通過移動套筒，使套筒與大齒輪二相嚙合即可，使小齒輪一與大齒輪二相嚙合；此處需要注意的是，具體的傳動比，可根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置多檔，只要可調(diào)節(jié)即可。

在上述的一種波浪能發(fā)電單元中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括與花鍵軸相平行的油缸，所述油缸的一端固定于水室內(nèi)，所述油缸的另一端通過豎桿與所述套筒相固連。通過油缸的伸縮，帶動套筒與不同的齒輪相嚙合。

本實(shí)用新型的第二個(gè)目的可通過下列技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)，所述多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)包括波浪能發(fā)電單元、太陽能發(fā)電單元、風(fēng)能發(fā)電單元及電力控制單元，所述波浪能發(fā)電單元、太陽能發(fā)電單元、風(fēng)能發(fā)電單元均為獨(dú)立的發(fā)電單元，且輸出電能給電力控制單元，其特征在于：所述波浪能發(fā)電單元包括：水室、擺板、液壓泵和蓄能器，所述水室固定于海底上，所述擺板通過擺板軸轉(zhuǎn)動設(shè)置于水室內(nèi)，所述液壓泵的輸入端與擺板軸之間設(shè)置有可調(diào)節(jié)兩者傳動比的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述蓄能器的輸入端與所述液壓泵的輸出端相連接，所述蓄能器的輸出端連接有發(fā)電機(jī)。

其工作原理如下：當(dāng)波浪進(jìn)入水室中，由于水室后墻反射回來的波動疊加，要在水室里形成駐波，利用駐波的振動作用，帶動懸掛的擺板吸收波浪的能量，將波浪能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)傳遞給液壓泵，驅(qū)動液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，開始發(fā)電。同時(shí)，太陽能發(fā)電單元及風(fēng)能發(fā)電單元均同時(shí)工作，與波浪能發(fā)電單元形成多能互補(bǔ)，與電力控制單元配合發(fā)電。太陽能發(fā)電單元、風(fēng)能發(fā)電單元及波浪能發(fā)電單元與電力控制單元之間的連接及配合，為現(xiàn)有技術(shù)，在背景技術(shù)中所提及的論文中也已公開，在此不加以贅述。本系統(tǒng)要保護(hù)的關(guān)鍵點(diǎn)也是具有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)。擺板軸與液壓泵的輸入端之間設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)兩者之間的傳動比，使其可適應(yīng)各類天氣環(huán)境；如遇到風(fēng)浪較大的天氣，可通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使擺板軸與液壓泵的輸入端之間的傳動比增大，則擺板軸即使轉(zhuǎn)動較大的擺幅、轉(zhuǎn)速，液壓泵輸入端的轉(zhuǎn)速也能保持可控的范圍內(nèi)，避免風(fēng)浪較大天氣中，釋放破壞力巨大的能量損壞發(fā)電機(jī)，同時(shí)也可保持正常的發(fā)電。

在上述的一種多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)中，所述電力控制單元包括依次相連接的直流轉(zhuǎn)換器、控制器、電池組、逆變器及交流配電器。由于采用波浪能-風(fēng)能-太陽能的多能互補(bǔ)技術(shù)，因此電力控制單元在能量合并與轉(zhuǎn)換時(shí)進(jìn)行了轉(zhuǎn)換，使不同發(fā)電單元的輸出可調(diào)整在同樣的電壓范圍內(nèi)，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換成交流輸出輸入交流配電器，最終提供給用戶使用。

在上述的一種多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括中間軸和花鍵軸，所述中間軸依次套設(shè)有可同步轉(zhuǎn)動的大齒輪一、中齒輪一和小齒輪一，所述擺板軸上套設(shè)有與所述大齒輪一相嚙合的主動齒輪；所述花鍵軸上依次套設(shè)有可在該花鍵軸上自由轉(zhuǎn)動的中齒輪二和大齒輪二，所述中齒輪二、大齒輪二分別與所述中齒輪一和小齒輪一相嚙合，所述花鍵軸上還套設(shè)有套筒，所述套筒與花鍵軸周向固定但可沿該花鍵軸軸向移動，并能夠與所述中齒輪二、大齒輪二相嚙合，所述花鍵軸與液壓泵的輸入端相連接。

在上述的一種多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括與花鍵軸相平行的油缸，所述油缸的一端固定于水室內(nèi)，所述油缸的另一端通過豎桿與所述套筒相固連。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本設(shè)計(jì)中，擺板軸與液壓泵的輸入端之間設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)兩者之間的傳動比，使其可適應(yīng)各類天氣環(huán)境；如遇到風(fēng)浪較大的天氣，可通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使擺板軸與液壓泵的輸入端之間的傳動比增大，則擺板軸即使轉(zhuǎn)動較大的擺幅、轉(zhuǎn)速，液壓泵輸入端的轉(zhuǎn)速也能保持可控的范圍內(nèi)，避免風(fēng)浪較大天氣中，釋放破壞力巨大的能量損壞發(fā)電機(jī)，同時(shí)也可保持正常的發(fā)電。

附圖說明

圖1是實(shí)施例中本波浪能發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是實(shí)施例中本調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是實(shí)施例中本供電系統(tǒng)的原理圖。

1、水室；2、擺板；3、擺板軸；4、液壓泵；5、蓄能器；6、發(fā)電機(jī)；7、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；71、中間軸；72、花鍵軸；73、大齒輪一；74、中齒輪一；75、小齒輪一；76、主動齒輪；77、中齒輪二；78、大齒輪二；79、套筒；8、油缸；9、太陽能發(fā)電單元；10、風(fēng)能發(fā)電單元；11、直流轉(zhuǎn)換器；12、控制器；13、電池組；14、逆變器；15、交流配電器。

具體實(shí)施方式

以下是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例并結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述，但本實(shí)用新型并不限于這些實(shí)施例。

如圖1所示，本波浪能發(fā)電單元包括水室1、擺板2、液壓泵4和蓄能器5，水室1固定于海底上；擺板2通過擺板軸3轉(zhuǎn)動設(shè)置于水室1內(nèi)；液壓泵4的輸入端與擺板軸3之間設(shè)置有可調(diào)節(jié)兩者傳動比的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7；蓄能器5的輸入端與液壓泵4的輸出端相連接，蓄能器5的輸出端連接有發(fā)電機(jī)6。

如圖2所示，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7包括中間軸71和花鍵軸72，中間軸71依次套設(shè)有可同步轉(zhuǎn)動的大齒輪一73、中齒輪一74和小齒輪一75，擺板軸3上套設(shè)有與大齒輪一73相嚙合的主動齒輪76；花鍵軸72上依次套設(shè)有可在該花鍵軸72上自由轉(zhuǎn)動的中齒輪二77和大齒輪二78，中齒輪二77、大齒輪二78分別與中齒輪一74和小齒輪一75相嚙合，花鍵軸72上還套設(shè)有套筒79，套筒79與花鍵軸72周向固定但可沿該花鍵軸72軸向移動，并能夠與中齒輪二77、大齒輪二78相嚙合，花鍵軸72與液壓泵4的輸入端相連接。作為優(yōu)選，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7還包括與花鍵軸72相平行的油缸8，油缸8的一端固定于水室1內(nèi)，油缸8的另一端通過豎桿與套筒79相固連。

如圖1、圖2、圖3所示，本多能互補(bǔ)供電系統(tǒng)包括波浪能發(fā)電單元、太陽能發(fā)電單元9、風(fēng)能發(fā)電單元10及電力控制單元，波浪能發(fā)電單元、太陽能發(fā)電單元9、風(fēng)能發(fā)電單元10均為獨(dú)立的發(fā)電單元，且輸出電能給電力控制單元，其特征在于：波浪能發(fā)電單元包括：水室1、擺板2、液壓泵4和蓄能器5，水室1固定于海底上，擺板2通過擺板軸3轉(zhuǎn)動設(shè)置于水室1內(nèi)，液壓泵4的輸入端與擺板軸3之間設(shè)置有可調(diào)節(jié)兩者傳動比的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7，蓄能器5的輸入端與液壓泵4的輸出端相連接，蓄能器5的輸出端連接有發(fā)電機(jī)6。

具體來講，電力控制單元包括依次相連接的直流轉(zhuǎn)換器11、控制器12、電池組13、逆變器14及交流配電器15。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7包括中間軸71和花鍵軸72，中間軸71依次套設(shè)有可同步轉(zhuǎn)動的大齒輪一73、中齒輪一74和小齒輪一75，擺板軸3上套設(shè)有與大齒輪一73相嚙合的主動齒輪76；花鍵軸72上依次套設(shè)有可在該花鍵軸72上自由轉(zhuǎn)動的中齒輪二77和大齒輪二78，中齒輪二77、大齒輪二78分別與中齒輪一74和小齒輪一75相嚙合，花鍵軸72上還套設(shè)有套筒79，套筒79與花鍵軸72周向固定但可沿該花鍵軸72軸向移動，并能夠與中齒輪二77、大齒輪二78相嚙合，花鍵軸72與液壓泵4的輸入端相連接。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)7還包括與花鍵軸72相平行的油缸8，油缸8的一端固定于水室1內(nèi)，油缸8的另一端通過豎桿與套筒79相固連。

本實(shí)用新型的工作原理如下：當(dāng)波浪進(jìn)入水室中，由于水室后墻反射回來的波動疊加，要在水室里形成駐波，利用駐波的振動作用，帶動懸掛的擺板吸收波浪的能量，將波浪能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，并通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)傳遞給液壓泵，驅(qū)動液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)動，使發(fā)電機(jī)處于工作狀態(tài)，開始發(fā)電。同時(shí)，太陽能發(fā)電單元及風(fēng)能發(fā)電單元均同時(shí)工作，與波浪能發(fā)電單元形成多能互補(bǔ)，與電力控制單元配合發(fā)電。擺板軸與液壓泵的輸入端之間設(shè)計(jì)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)兩者之間的傳動比，使其可適應(yīng)各類天氣環(huán)境；如遇到風(fēng)浪較大的天氣，可通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使擺板軸與液壓泵的輸入端之間的傳動比增大，則擺板軸即使轉(zhuǎn)動較大的擺幅、轉(zhuǎn)速，液壓泵輸入端的轉(zhuǎn)速也能保持可控的范圍內(nèi)，避免風(fēng)浪較大天氣中，釋放破壞力巨大的能量損壞發(fā)電機(jī)，同時(shí)也可保持正常的發(fā)電。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本實(shí)用新型精神作舉例說明。本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實(shí)用新型的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。