本發(fā)明涉及納米發(fā)電領(lǐng)域，具體地，涉及一種發(fā)電系統(tǒng)以及由發(fā)電系統(tǒng)連接形成的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)。

背景技術(shù)：

海洋能(例如潮流能、海浪能、洋流能等)是一種巨大的能量來(lái)源，作為可再生能源，儲(chǔ)量豐富，分布廣泛，具有很好的發(fā)展前景和價(jià)值。但是現(xiàn)如今對(duì)于海洋能的利用還處于起步階段，存在著較大的局限性，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋能的全方位同時(shí)采集。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)電系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種發(fā)電系統(tǒng)和由多個(gè)發(fā)電系統(tǒng)互相連接形成的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)。其中該系統(tǒng)包括水上發(fā)電裝置、水下發(fā)電裝置和電源管理電路，其中：所述水上發(fā)電裝置包括波浪能發(fā)電單元；所述水下發(fā)電裝置包括洋流能發(fā)電單元；以及所述電源管理電路用于對(duì)所述水上發(fā)電裝置和所述水下發(fā)電裝置的電輸出進(jìn)行管理。

通過(guò)上述技術(shù)方案，例如可以將上述的發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于海洋系統(tǒng)中，利用包括波浪能發(fā)電單元的水上發(fā)電裝置對(duì)海洋上的波浪能進(jìn)行采集發(fā)電、利用包括洋流能發(fā)電單元的水下發(fā)電裝置對(duì)海洋下的洋流能進(jìn)行采集發(fā)電，并利用電源管理電路用于對(duì)所述水上發(fā)電裝置和所述水下發(fā)電裝置的電輸出進(jìn)行管理。由此，不僅可以對(duì)海洋上的能源進(jìn)行采集發(fā)電，還可以對(duì)海洋下的能源進(jìn)行采集發(fā)電。也就是，可以實(shí)現(xiàn)海洋能的多方位同時(shí)采集。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

附圖說(shuō)明

附圖是用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分，與下面的具體實(shí)施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的洋流能發(fā)電單元和/或風(fēng)能發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的連接單元與活動(dòng)框架的連接示意圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)本體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的調(diào)整電路示意圖；

圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的波浪能發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖；以及

圖7是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的發(fā)電系統(tǒng)包括水上發(fā)電裝置100、水下發(fā)電裝置200和電源管理電路(未示出)，其中：所述水上發(fā)電裝置100包括波浪能發(fā)電單元50；所述水下發(fā)電裝置200包括洋流能發(fā)電單元40；以及所述電源管理電路用于對(duì)所述水上發(fā)電裝置100和所述水下發(fā)電裝置200的電輸出進(jìn)行管理。

通過(guò)將上述的發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用于海洋系統(tǒng)中，利用包括波浪能發(fā)電單元的水上發(fā)電裝置對(duì)海洋上的波浪能進(jìn)行采集發(fā)電、利用包括洋流能發(fā)電單元的水下發(fā)電裝置對(duì)海洋下的洋流能進(jìn)行采集發(fā)電，并利用電源管理電路用于對(duì)所述水上發(fā)電裝置和所述水下發(fā)電裝置的電輸出進(jìn)行管理。由此，不僅可以對(duì)海洋上的能源進(jìn)行采集發(fā)電，還可以對(duì)海洋下的能源進(jìn)行采集發(fā)電。也就是，實(shí)現(xiàn)了海洋能的多方位同時(shí)采集。

類似地，本發(fā)明提供的發(fā)電系統(tǒng)也可以應(yīng)用于江水、河流、湖泊中，本發(fā)明不對(duì)此進(jìn)行限定。相應(yīng)地，洋流能與水流能相對(duì)應(yīng)。

根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，所述水上發(fā)電裝置100還包括太陽(yáng)能電池板20。由此，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)在對(duì)海洋能進(jìn)行采集的同時(shí)，還可以對(duì)太陽(yáng)能進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)能源的多樣化采集。

其中，所述太陽(yáng)能電池板20可以為以下中的一種：染料敏化太陽(yáng)能電池板、有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池板、鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板和硅基太陽(yáng)能電池板等。

根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，所述水上發(fā)電裝置100還包括風(fēng)能發(fā)電單元30。由此，本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)在上述的對(duì)海洋能以及太陽(yáng)能進(jìn)行采集的同時(shí)，還可以對(duì)風(fēng)能進(jìn)行收集，實(shí)現(xiàn)能源的多樣化采集。

其中，電源管理電路用于對(duì)所述水上發(fā)電裝置100和所述水下發(fā)電裝置200的電輸出進(jìn)行管理包括：電源管理電路能夠?qū)⑺习l(fā)電機(jī)裝置100和水下發(fā)電機(jī)裝置200(即洋流能發(fā)電單元40、波浪能發(fā)電單元50和太陽(yáng)能電池板20)的輸出疊加(并聯(lián)輸出)，或是將采集的能量?jī)?chǔ)存于電存儲(chǔ)單元中。該電存儲(chǔ)單元可以集成在所述電源管理電路中，也可以獨(dú)立于電源管理電路進(jìn)行設(shè)置。

根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，所述發(fā)電系統(tǒng)還包括中空浮體單元10，所述電源管理電路設(shè)置在所述中空浮體單元10中，所述風(fēng)能發(fā)電單元30設(shè)置在所述中空浮體單元10的上表面，所述波浪能發(fā)電單元50設(shè)置在所述中空浮體單元10的上表面或側(cè)面，所述洋流能發(fā)電單元40設(shè)置在所述中空浮體單元10的下表面。此外，所述太陽(yáng)能電池板20設(shè)置在所述中空浮體單元10的上表面。

通過(guò)設(shè)置該中空浮體單元10，可以使得該發(fā)電系統(tǒng)漂浮在水面上。

此外，波浪能發(fā)電單元50還可以通過(guò)線與中空浮體單元10連接而直接置于水面。

其中，所述中空浮體單元10可以為長(zhǎng)方體、立方體、球體和多面體等結(jié)構(gòu)中的任意一種。

根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式，所述發(fā)電系統(tǒng)還包括連接單元401，所述連接單元401將多個(gè)所述洋流能發(fā)電單元40和/或多個(gè)所述風(fēng)能發(fā)電單元30串接形成洋流能發(fā)電單元串和/或風(fēng)能發(fā)電單元串，且所述洋流能發(fā)電單元40通過(guò)所述連接單元連接至所述中空浮體單元10的下表面，所述風(fēng)能發(fā)電單元30通過(guò)所述連接單元連接至所述中空浮體單元10的上表面。

雖然以上描述了通過(guò)連接單元401將多個(gè)所述風(fēng)能發(fā)電單元30和多個(gè)所述洋流能發(fā)電單元40分別串接形成風(fēng)能發(fā)電單元串和洋流能發(fā)電單元串后連接在中空浮體單元10的上下表面，但本發(fā)明不限于此。例如，對(duì)于直接將單獨(dú)的洋流能發(fā)電單元40和單獨(dú)的所述風(fēng)能發(fā)電單元30連接在中空浮體單元10的上下表面的情形同樣適用于本發(fā)明。

圖2是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的洋流能發(fā)電單元和/或風(fēng)能發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2所示，所述洋流能發(fā)電單元40和/或所述風(fēng)能發(fā)電單元30包括活動(dòng)框架402、發(fā)電機(jī)本體403、螺旋槳404和連接所述發(fā)電機(jī)本體403和所述螺旋槳404的連接件405，其中所述連接單元401與所述活動(dòng)框架402連接，所述發(fā)電機(jī)本體403、所述螺旋槳404和所述連接件405設(shè)置在所述活動(dòng)框架402內(nèi)。

圖3是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的連接單元與活動(dòng)框架的連接示意圖。

如圖3所示，所述連接單元401與所述活動(dòng)框架402之間可以通過(guò)多個(gè)剛性小球406活動(dòng)連接。由此，活動(dòng)框架402可以以連接單元401為軸發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。優(yōu)選地，所述連接單元401可以為固定桿。

由此，在不同方向的水流或風(fēng)的作用下，活動(dòng)框架402與固定桿之間可以發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，使得螺旋槳404始終與水流和風(fēng)的方向正對(duì)，從而可以收集多方向的水流能和風(fēng)能。

此外，也可以利用現(xiàn)有技術(shù)中其他的活動(dòng)連接方式對(duì)所述連接單元401與所述活動(dòng)框架402進(jìn)行連接，只要保證所述連接單元401與所述活動(dòng)框架402之間能夠發(fā)生相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)即可。

圖4是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)本體403的結(jié)構(gòu)示意圖；

如圖4所示，所述發(fā)電機(jī)本體403為摩擦電磁復(fù)合發(fā)電單元，包括摩擦納米發(fā)電機(jī)、電磁式發(fā)電機(jī)和第一密閉腔體4023，其中，電磁式發(fā)電機(jī)包括：第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件4020、固定在第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件4020上的第一磁鐵單元4021、固定在密閉腔體上的線圈單元4022和設(shè)置在密閉腔體內(nèi)的第二磁鐵單元4026，第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件4020通過(guò)轉(zhuǎn)軸連接在第一密閉腔體4023的外壁上；摩擦納米發(fā)電機(jī)設(shè)置在第一密閉腔體4023內(nèi)部，包括互相接觸設(shè)置并可以相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件4024和固定部件4025，固定部件4025固定在第一密閉腔體4023內(nèi)壁上，第二磁鐵單元4026固定設(shè)置在第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件4024上。當(dāng)?shù)谝晦D(zhuǎn)動(dòng)部件4020與第一磁鐵單元4021一同轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在磁力作用下，第二磁鐵單元4026帶動(dòng)第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件4024相對(duì)于固定部件4025轉(zhuǎn)動(dòng)，在二者接觸的表面產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，摩擦納米發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電信號(hào)。同時(shí)，第一磁鐵單元4021和第二磁鐵單元4026相對(duì)于線圈單元4022轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈單元4022切割磁力線產(chǎn)生電信號(hào)輸出。

電磁式發(fā)電機(jī)的第一磁鐵單元4021、第二磁鐵單元4026和線圈單元4022可以設(shè)置多個(gè)，優(yōu)選數(shù)量相同，如圖4中所示，例如可以等距的設(shè)置4個(gè)或者8個(gè)。

摩擦納米發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)并不限于上面提到的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有已經(jīng)公開(kāi)的所有結(jié)構(gòu)的摩擦納米發(fā)電機(jī)均可以使用，在本發(fā)明中不做特別的限定?？梢詾槿绲诙D(zhuǎn)動(dòng)部件4024與固定部件4025接觸的表面上設(shè)置有多個(gè)從中心放射狀設(shè)置的摩擦單元，所述摩擦單元由絕緣材料制成，可以采用高分子絕緣材料；固定部件4025與第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件4024接觸的表面上設(shè)置有兩組互相絕緣的電極作為摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出端，每組電極包括多個(gè)互相導(dǎo)通的從中心放射狀設(shè)置的電極單元，兩組電極的電極單元互相交叉設(shè)置。當(dāng)?shù)诙D(zhuǎn)動(dòng)部件4024相對(duì)于固定部件4025轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，摩擦單元依次與兩租電極中的電極單元接觸摩擦，摩擦單元帶有的表面電荷在兩組電極中感應(yīng)出感生電荷，就是摩擦納米發(fā)電機(jī)的輸出電信號(hào)

其中，所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)部件4020與第一密閉腔體4023之間通過(guò)轉(zhuǎn)軸活動(dòng)連接，第二轉(zhuǎn)動(dòng)部件4020的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過(guò)所述第一磁鐵單元4021和所述第二磁鐵單元4026之間的吸引作用力間接帶動(dòng)。

此外，所述摩擦納米發(fā)電機(jī)的形狀還可以為以下中任意一種：盤(pán)狀、管狀和方塊狀等。

圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的發(fā)電機(jī)本體的調(diào)整電路示意圖。

如圖5所示，所述發(fā)電機(jī)本體還包括調(diào)整電路，包括兩個(gè)三相變壓器600和兩個(gè)整流橋500，其中，兩個(gè)三相變壓器600用于將摩擦納米發(fā)電機(jī)300的電壓降低、電流提高，以及用于電磁式發(fā)電機(jī)400的電壓提高、電流降低；同時(shí)匹配摩擦納米發(fā)電機(jī)300和所述電磁式發(fā)電機(jī)400的輸出阻抗，實(shí)現(xiàn)二者的復(fù)合式發(fā)電。兩個(gè)整流橋500用于將所述摩擦納米發(fā)電機(jī)300和所述電磁式發(fā)電機(jī)400經(jīng)過(guò)三相變壓器調(diào)整后輸出的電信號(hào)整流為直流電信號(hào)。兩個(gè)整流橋500輸出的電信號(hào)可以連接至電源管理電路。

摩擦納米發(fā)電機(jī)300是基于摩擦電和靜電感應(yīng)原理工作，其特點(diǎn)是輸出電壓較大，同電磁式發(fā)電相比，其主要優(yōu)點(diǎn)在于能夠收集極低頻率的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，并且其輸出電壓大小保持不變。

此外，所述摩擦納米發(fā)電機(jī)300和所述電磁式發(fā)電機(jī)400可以設(shè)置在全封閉的腔體內(nèi)，以避免海水等液體的侵蝕。

通過(guò)將摩擦納米發(fā)電機(jī)300和電磁式發(fā)電機(jī)400相結(jié)合使用，能夠在收集極低頻率的外部機(jī)械能的同時(shí)在高頻率的外部機(jī)械驅(qū)動(dòng)下能夠具有高的功率輸出。

所述波浪能發(fā)電單元50可以為摩擦納米發(fā)電機(jī)，圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方式的波浪能發(fā)電單元的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖6所示，所述波浪能發(fā)電單元50包括第二密閉腔體501和置于所述第二密閉腔體內(nèi)的電極503和活動(dòng)球502，所述電極503形成在所述第二密閉腔體的部分內(nèi)表面上，所述波浪能發(fā)電單元50在受到波浪擾動(dòng)的情況下，所述活動(dòng)球502在第二密閉腔體501內(nèi)滾動(dòng)，在滾動(dòng)的過(guò)程中與所述電極503發(fā)生接觸和分離，并通過(guò)所述電極503輸出電信號(hào)(即，通過(guò)靜電感應(yīng)作用時(shí)電極503上的電荷移動(dòng)，從而對(duì)外輸出電信號(hào))。

此外，可以將多個(gè)本發(fā)明上述的發(fā)電系統(tǒng)互相連接形成網(wǎng)絡(luò)，設(shè)置在海面上，形成巨大的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)，從而大范圍地收集海洋能。

在本發(fā)明中，各發(fā)電單元及太陽(yáng)能電池板的輸出端可以在直接進(jìn)行并聯(lián)后接入整流橋，也可以在接入整流橋之后再進(jìn)行并聯(lián)。優(yōu)選為在接入整流橋之后再進(jìn)行并聯(lián)。并且，所述發(fā)電系統(tǒng)本身以及其所包括的各部件的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)定，本發(fā)明不對(duì)此進(jìn)行限定。

由于在本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用了摩擦納米發(fā)電機(jī)，而摩擦納米發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)在于具有材料成本低、發(fā)電單元質(zhì)量輕、能量轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn)，因此使得本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)也能夠具有成本低、重量輕、易于實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)。并且，基于摩擦電和靜電感應(yīng)原理，摩擦納米發(fā)電機(jī)還具有在極低外界機(jī)械驅(qū)動(dòng)下同樣具有穩(wěn)定的輸出電壓特性的優(yōu)點(diǎn)，而在高的外界機(jī)械驅(qū)動(dòng)下通過(guò)與電磁式發(fā)電機(jī)的復(fù)合，還能夠得到高的功率輸出，由此使得本發(fā)明的發(fā)電系統(tǒng)能夠還具有高的功率輸出。

以上結(jié)合附圖詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。

此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。