用于近海区域的光能与波浪能结合的发电装置及使用方法与流程

本发明属于海上新能源，具体为用于近海区域的光能与波浪能结合的发电装置及使用方法。

背景技术：

1、随着全球能源需求的不断增长和环境保护意识的日益增强，寻找清洁、可再生的能源已成为当今能源发展的迫切需求，海洋作为地球上最大的能源宝库之一，蕴含着丰富的光能和波浪能，对于海上能源的开发不仅可以提高能源利用效率，还可以减少对环境的污染和破坏。

2、目前，在海上能源的开发中，对于近海区域能源的采集一种是通过建设光伏发电站，即在近海区域上建设光伏安装平台，在光伏安装平台上安装多个光伏板，通过光伏板采集近海区域的光能，另一种是通过在近海区域安装波浪能俘获设备，即通过在在海面上放置震荡浮子，利用振荡浮子在波浪力作用下的升沉运动收集波浪能，以上两种方式虽然能够将近海区域的光能和波浪能转化为电能，但两种方式均是独立设置，且只能单一的转化一种能源，使得能源利用率低下；同时，波浪能俘获设备是通过近海区域的波浪直接作用，然而近海区域由于风力较小使得波浪给予波浪能俘获设备的动力有限，使得波浪能俘获设备能源转化效率低下，且运维成本高昂。

技术实现思路

1、为了解决现有近海区域中光能和波浪能采集的设备均是独立使用，占用区域大且能源采集效率低下的问题，本发明提供了用于近海区域的光能与波浪能结合的发电装置及使用方法。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明提出了用于近海区域的光能与波浪能结合的发电装置，包括多组发电组件，相邻两组所述发电组件之间连接有限位部；

4、所述发电组件包括放置在海面上的安装组件，且相邻两组所述发电组件之间的所述安装组件通过所述限位部连接，所述安装组件上位于其顶部的位置安装有光伏板，所述安装组件上连接有连接臂，所述连接臂上安装有弓形弹性结构，且所述弓形弹性结构一端固定连接在所述连接臂上靠近所述安装组件的位置，所述弓形弹性结构另一端活动连接在所述连接臂上，所述弓形弹性结构与所述连接臂连接的端头上连接有波浪能发电组件，且相邻两组所述发电组件中的所述波浪能发电组件也通过所述限位部连接；

5、所述安装组件的底部靠近所述连接臂的位置连接有固定部，所述固定部固定在海床上。

6、优选地，所述弓形弹性结构包括滑动板和第二固定夹板，所述滑动板滑动安装于所述连接臂上，所述滑动板上安装所述波浪能发电组件，所述滑动板上连接有第一转动连杆，所述第一转动连杆上连接有活动杆单元组串的一端，所述动杆单元组串的另一端转动连接有第一类单元杆，所述第一类单元杆转动连接于所述第二固定夹板上，所述第二固定夹板固定于所述连接臂上靠近所述安装组件的位置，所述第二固定夹板上位于所述第一类单元杆的边侧位置设置有第二转动连杆，所述第二转动连杆上连接有第二受拉阻尼器的一端，所述第二受拉阻尼器的另一端连接所述活动杆单元组串；

7、所述滑动板上位于所述第一转动连杆的边侧位置连接有第三转动连杆，所述第三转动连杆上连接有第三受拉阻尼器的一端，所述第三受拉阻尼器的另一端连接所述活动杆单元组串。

8、优选地，所述活动杆单元组串包括多个第一活动杆单元组和多个第二活动杆单元组，多个所述第一活动杆单元组和多个所述第二活动杆单元组间隔连接，且所述活动杆单元组串两端端头的位置皆为所述第一活动杆单元组；

9、所述第一活动杆单元组包括多个第二类单元杆，多个所述第二类单元杆首尾连接形成两个三角形结构，两个所述三角形结构通过连接柱连接形成一个连接架；

10、其中，位于所述活动杆单元组串一端端头的连接架转动连接所述第一转动连杆，所述连接架中的连接柱转动连接所述第三受拉阻尼器；位于所述活动杆单元组串另一端端头上的连接架转动连接所述第一类单元杆、所述连接架中的连接柱转动连接所述第二受拉阻尼器；

11、所述第二活动杆单元组包括两个所述三角形结构，两个所述三角形结构对应的顶点通过连接轴连接，所述连接轴上设置有串联套筒，相邻两个所述串联套筒之间连接有串联板形成一个三角桁架单元；所述三角桁架单元中的两个连接轴与其相邻的所述连接架转动连接，所述连接架中的连接柱与所述三角桁架单元中的一个所述连接轴之间设置有第一受拉阻尼器。

12、优选地，所述滑动板上设置有滑动通槽，所述滑动通槽内穿设所述连接臂，所述滑动通槽的内侧面上设置有滑动层。

13、优选地，所述波浪能发电组件包括波浪能发电器，所述波浪能发电器的外壁上设置有环形箍，所述环形箍上连接有串联杆，所述串联杆上连接有固定套筒，所述固定套筒连接所述滑动板。

14、优选地，所述安装组件包括多个并排且等间距排列的l型固定件，相邻的两个所述l型固定件的顶部安装所述光伏板，相邻的两个所述l型固定件上位于其底部之间的位置设置有第二漂浮板，通过所述第二漂浮板使得多个所述l型固定件上位于其底部之间的位置形成一个安装平台，所述安装平台的上、下两侧端面上分别设置有多个第一漂浮板，多个并排排列的所述第一漂浮板与所述l型固定件的底部位置形成底座平台，所述底座平台上缠绕有柔性绑带；

15、所述l型固定件位于其转弯位置处设置有串联钢板，所述串联钢板连接所述连接臂的一端，所述l型固定件上位于所述串联钢板的边侧位置连接所述固定部。

16、优选地，所述柔性绑带包括多个并排排列的柔性pvc圆管，多个所述柔性pvc圆管的外部缠绕有轻质多孔橡胶层，所述轻质多孔橡胶层的外壁上设置有防水布。

17、优选地，所述固定部包括固定桩基，所述固定桩基的底部端头固定在海床上，所述固定桩基的顶部设置有滑动柱，所述滑动柱上转动连接有连接圈，所述连接圈上连接有连接缆绳的一端，所述连接缆绳的另一端固定连接有转动连接件，所述转动连接件上连接有串联加强杆，所述串联加强杆转动安装于所述l型固定件上；

18、所述滑动柱的顶部端头上设置有限位帽。

19、优选地，所述串联钢板上位于所述连接臂的边侧位置设置有清洁组件，所述清洁组件包括型钢连接段，所述型钢连接段的一端端头固定在所述串联钢板上，所述型钢连接段的另一端端头上连接有过渡端板，所述过渡端板上连接有柔性连接段，所述柔性连接段上远离所述过渡端板的一端端头上设置有舀水槽。

20、本发明提出了用于近海区域的光能与波浪能结合的发电装置使用方法，用于实现上述装置的进行发电，包括以下步骤：

21、步骤1，将固定部固定在海床上，使得安装组件上的光伏板背对内陆；

22、步骤2，所述光伏板受风荷载，随同所述安装组件转动，所述安装组件带动连接臂转动，使得所述弓形弹性结构上远离所述安装组件的一端没入海水中，将波浪能发电组件沿着连接臂推动，压缩所述弓形弹性结构；

23、步骤3，当所述安装组件转动停止时，所述弓形弹性结构压缩后产生复位弹力，使得所述波浪能发电组件沿着连接臂进行复位，所述弓形弹性结构恢复初始位置。

24、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

25、本发明提出了用于近海区域的光能与波浪能结合的发电装置，本装置通过安装组件稳固地放置于海面上，顶部配置的光伏板能够高效捕捉太阳能，并将其转化为电能，连接臂上的弓形弹性结构在波浪的推动下产生形变，进而驱动波浪能发电组件工作，将波浪的机械能转换为电能，进而将光能发电和波浪能发电结合起来，提高近海区域的利用率，提高近海区域能源采集效率；相邻的发电组件之间通过限位部连接，不仅增强了整个装置的稳定性和抗风浪能力，还有助于优化光伏板和波浪能发电组件的布局，提高能源采集效率，限位部的设置还便于装置的组装和维护，降低了运维成本；安装组件底部的固定部能够牢固地将装置固定在海床上，有效抵御海流和风暴的冲击，确保装置的不被海浪或者风力吹走，保证了装置的稳定性，又减少了对海底生态环境的干扰。本装置将光能和波浪能结合进行发电，以及通过弓形弹性结构和连接臂的配合增加对风能的利用，提高近海区域能源采集的效率。

26、进一步地，本装置通过滑动板在连接臂上的滑动安装，以及通过第一转动连杆与活动杆单元组串的连接，使得波浪的起伏能够顺畅地转化为滑动板的往复运动，有效地捕捉了波浪的机械能，以及通过活动杆单元组串的传递，实现装置的复位，提高装置的稳定性；第一类单元杆在第二固定夹板上的转动连接，以及第二转动连杆和第二受拉阻尼器的设置，通过其弹性形变提供了滑动件的复位弹力，使得本装置能够平稳定恢复到初始位置，进而为下次的运动进行准备，提高装置运行的稳定性。

27、更进一步地，本装置中第一活动杆单元组采用多个第二类单元杆首尾连接形成的两个三角形结构，两个三角形结构通过连接柱连接形成一个连接架，第二活动杆单元组通过连接轴将两个三角形结构连接形成一个三角桁架单元，通过三角桁架单元与连接架增加了结构的刚性，还通过三角形的稳定性原理，使得装置在波浪作用下更加稳固；同时，三角桁架单元与连接架之间设置有第一受拉阻尼器，进而当第一活动杆单元组和第二活动杆单元组在使用过程中，第一受拉阻尼器拉伸，使得活动杆单元组串能够发生形变，进而使得波浪能发电组件能够平稳地在连接臂上移动，且移动一定距离通过第一受拉阻尼器复位，使得活动杆单元组串恢复到初始位置，进而将波浪能发电组件进行复位，实现波浪能发电组件的往复移动，将波浪能转化为电能。

28、更进一步地，本装置中滑动板中位于滑动通槽内设置的滑动层极大地降低了滑动板与连接臂之间的摩擦阻力，使得滑动板能够更顺畅地在连接臂上滑动，提高了波浪能转换的灵敏度和效率，同时延长了装置的使用寿命。

29、更进一步地，本装置中通过波浪能发电器外壁上的环形箍与串联杆、固定套筒及滑动板的连接，实现了波浪能发电器的稳固安装与高效能量转换，固定套筒与滑动板的连接，固定了波浪能发电器的位置，还使得波浪能发电器能够随着滑动板的滑动而灵活运动，从而更有效地捕捉和利用波浪能，提高了波浪能的转换效率。

30、更进一步地，本装置中通过第二漂浮板形成的安装平台以及第一漂浮板构成的底座平台，增强了整个装置的浮力和稳定性，柔性绑带的缠绕进一步加固了结构，提高了抗风浪能力，l型固定件转弯位置处的串联钢板与连接臂的连接，使得波浪能发电组件能够高效地将波浪能转化为电能，l型固定件上的固定件确保了整个装置能够牢固地固定在海床上，有效抵御海流和风暴的冲击，降低了运维成本。

31、更进一步地，本装置中柔性绑带采用多个并排排列的柔性pvc圆管提供了足够的强度和韧性，通过轻质多孔橡胶层的缠绕，提升了绑带的弹性和抗冲击能力，防水布包裹在轻质多孔橡胶层的外部，有效防止了海水侵蚀，延长了绑带的使用寿命，确保了装置在恶劣海况下的稳定运行，还提高了整个系统的安全性和可靠性，柔性绑带的易于安装和维护的特点，也降低了运维成本。

32、更进一步地，本装置中固定桩基深深扎入海床，为整个装置提供了坚实的支撑基础，滑动柱与连接圈的转动连接，以及连接缆绳与转动连接件、串联加强杆的配合使用，为安装组件在风荷载作用下绕着串联加强杆发生转动创造了条件，限位帽确保了连接圈在滑动柱上的位置，防止其因过度移动而脱离滑动柱，保证了本装置长期稳定的发电效率。

33、更进一步地，本装置中清洁组件通过型钢连接段稳固地固定在串联钢板上，利用过渡端板和柔性连接段的连接设计，使得舀水槽能够随着波浪的起伏而灵活摆动，有效地舀取并排除附着在光伏板或波浪能发电组件上的海藻等杂物，保持其表面的清洁，从而保证了光伏板的高效运行。

34、本发明提出了用于近海区域的光能与波浪能结合的发电装置使用方法，本方法通过先将固定部固定在海床上，确保安装组件上的光伏板背对内陆，以最大化接收太阳能，光伏板在风荷载的作用下，带动安装组件和连接臂转动，使得弓形弹性结构的一端没入海水中，从而有效地捕捉波浪能，波浪的起伏推动波浪能发电组件沿着连接臂移动，压缩弓形弹性结构，将波浪的机械能转化为弹性势能，当安装组件转动停止时，弓形弹性结构利用其复位弹力，推动波浪能发电组件沿着连接臂复位，同时恢复初始位置，为下一次波浪能的捕捉做准备，实现了波浪能的有效利用，本方法不仅提高了光能与波浪能的转换效率，还具有较强的稳定性和耐用性，为近海区域的可再生能源开发提供了可靠的技术支持。