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一种高效差动直驱式海洋能发电装置的产业化研究开发煤、石油、天然气是常规能源，他们是不可再生的能源，它是人们赖以生存的能源，然而随人类的发展和生活质量的提高，对能源的需求量越来大，因此，人类必须估计到，非再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机，从而将注意力转移到新的能源结构上，尽早探索、研究开发利用新能源资源。

1、项目的研究目的、意义

煤、石油、天然气是常规能源，他们是不可再生的能源，它是人们赖以生存的能源，然而随人类的发展和生活质量的提高，对能源的需求量越来大，因此，人类必须估计到，非再生矿物能源资源枯竭可能带来的危机，从而将注意力转移到新的能源结构上，尽早探索、研究开发利用新能源资源。与能源相关的另一个主题是气候变化问题，气候变化为人类及环境带来种种灾难，如极端气候、冰川融化、永久冻土层融化、珊瑚礁死亡、海平面上升、生态系统改变、洪水干旱的灾害增加、致命热浪等等。

过去一百多年，我们一直依赖化石燃料提供能源应付生活所需，排放的温室气体如二氧化碳等加强了温室效应，引发气候变化。燃煤、燃油是带来气候变化的元凶。为改善气候变化和环境问题，国际上不断寻求和利用绿色清洁能源。 水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等是可再生能源，是可以永续利用的能源，不存在资源枯竭问题。目前，世界各国都力推可再生能源，中国更应该把握住发展可再生能源的时代走向，争取在可再生能源开发利用上走在世界前列，缓解日益加重的能源危机与环境压力。 在地球中海洋占有71%，而陆地则只有29%，海洋蕴藏丰富的资源与能量，所以充分利用海洋的能量，是人类解决能源危机的一个很好的选择。而人类早从100多年前就开始了利用浩瀚海洋的巨大能量来服务人类的探索。海洋受到太阳，月亮等星球引力以及地球自转、太阳辐射等因素的影响，以热能和机械能的形式蓄在海洋里。海洋能主要包括潮汐能、波浪能、洋流能等动能量和海洋温差能、海水盐差能、海洋渗透能等，有专家估计，全世界海洋能的蕴藏量为750多亿千瓦，这些海洋能源都是取之不尽、用之不竭的可再生能源。 20世纪90年代以来，开发利用新能源和可再生能源已经成为中国的一项战略选择，《2010年新能源和可再生能源发展纲要》指出：发展新能源和可再生能源的战略目标是逐步改善和优化中国的能源结构，更加合理、有效地利用可再生资源，保护环境，促使中国能源、经济和环境的发展相互协调，实现社会的可持续发展。发展开发海洋能技术，是实现这一战略目标的重要的有效路径之一。 发电是海洋能转化利用的主要形式之一。由于海洋能具有资源储量大但能流密度小、供能连续性及可储存性差、技术开发所处环境恶劣等特点，因此在一定程度上限制了海洋能的利用及其产业的发展。海洋能发电的瓶颈问题是缺乏有效的能量转化装置，因此研究开发新型海洋能发电机技术十分有助于海洋能的利用开发。

2、项目研究内容摘要

提出一种动子和定子可以同时相对运动的差动式波浪能直线发电机，与传统的直线电机相比，在同样的波浪条件下该电机相对运动行程提高一倍，运动速度增加一倍，发电效率成倍增加，并具有复位可靠等优点。此外研究了基于液压蓄能器的新型波浪能采集方式。

3、项目的主要技术关键问题及拟采取的解决方案

3.1永磁体组件与线圈组件的性能参数和结构工艺。 解决方案：

（1）采用有限元、边界元方法进行电磁场数值建模分析，并通过ANSYS、ANSOFT有限元软件仿真。项目负责人对电磁场理论及数值分析具有坚实的理论专业基础，可保证理论分析的顺利完成。

（2）进行大量的实验研究。

（3）咨询电机设计专业工程师协助解决。

3.2 永磁体组件与线圈组件的差动结构设计。 目前拟采用的方案是：永磁体的上端通过滑轮、钢丝绳索连接到线圈组件的上端；同理，永磁体的下端通过滑轮、钢丝绳索连接到线圈组件的下端；可配置多组这样的连接。同时，在永磁体组件和线圈组件的上、下端设置缓冲、复位弹簧。

3.3 波浪能的能量采集方式。 本项目提出能量收集装置与电机可分离放置的方案，安装方便，机动性好，安全可靠，改善了电机的工作环境。能量采集采取液压蓄能器，蓄能器存储的高压液压能可通过液压管道传给直线电机。液压蓄能器采集能量的另一个优点是适宜采集波浪较小时的能量。波浪较小时驱动电机运动较为困难，影响了发电效率，通过蓄能器将较小的波浪能聚积提高了能量获取与转化效率。

4、项目创新点

4.1 提出了动子与定子同时相对运动的差动式圆桶型直线发电机，在同样的波浪高度下，与传统的直线发电机相比，电机行程扩大了一倍，相对运动速度提高一倍，发电效率成倍提高，克服了传统直线发电机运动速度慢、不能可靠复位等缺点。

4.2 基于液压蓄能器的能量采集装置，首先将功率密度较小的波浪能收集存储，到一定压力后同液压系统控制驱动差动式直线发电机。该方案解决了较小的波浪能驱动发电机动力不足，达不到理想的额定工况问题，同时避免了传统的机械、液压式能量收集装置体积庞大，成本较高的缺点。此外，该能量采集装置可与电机分离放置，安装方便，安全可靠，改善了电机工作环境。

4.3 本项目对发电系统整体结构进行创新性设计，可提高系统抵抗恶劣、极端天气的能力，提高海洋能综合发电系统的可靠性、稳定性、安全性，延长其使用寿命。