一、项目简介

（一）浮式消波堤的结构设计和工作过程

本消波堤装置主要包括浮式堤身、传动系统和发电部件。浮式堤身主要由浮筒、弧形摆叶、固定杆和锚泊组件组成，用于在消减风浪冲击的同时保持消波堤吃水高度，捕获海浪能量，防止风浪作用下出现大幅度移动；传动系统包括内齿圈、行星轮、行星架以及太阳轮，可以将摆叶带动筒体产生的旋转运动进行增速传动，从而带动发电部件进行发电；发电部件包括发电机和电能稳压系统，在发电的同时，提高电能输出的稳定性，方便进行储存和对外供电。

海洋能的开发利用是目前能源领域的研究重点，将海洋能发电用于海洋渔业供电是目前海洋能源应用场景拓展中的趋势，这样不仅可以减轻海洋渔业区的供电困难问题，还可以为海洋能发电提供更多的使用场景，尽快推动海洋能发电的商业化应用。本文设计了一种新型的基于海浪发电的浮式消波堤装置，将应用于海洋养殖场的传统消波堤与海洋能发电系统结合起来，可以有效地解决海上养殖区的供电困难问题，减小供电成本，提高海上养殖的电能稳定性。

（二）技术创新点

产品提供一种抗风浪自供电浮式消波堤，其设计利用独有的技术开发海洋可再生能源，结合HDPE浮筏式消波堤结构的功能特性，在增强其消波阻流的基础上增加其附加功能，使其成为海上牢固的载体，搭载波浪能发电模块，转化海洋波浪能为电力能源，为渔民海上养殖与海上生活提供可靠电源保证，促进深海养殖的发展。

产品主要创新点：

（1）兼具发电与消波的功能，发电效率高，消波效果好；

（2）设置了锚泊组件，无需其他支撑基础，不受地形环境的影响；

（3）发电机密封于发电浮体内部，不与海水接触，可避免腐蚀，提升使用寿命和稳定性；

（4）该浮式消波堤既能很好的对养殖水域起到保护作用，又能为养殖设备提供电力，有利于提升渔业生产的智能化水平。

（三）稳压电路设计和工作原理

由于波浪能发电的稳定性较差，所以在发电浮体中装设稳压电路（图3），该稳压电路一端与发电机的电力输出端子连通，另一端与输电线缆连通。稳压电路包含电压检测电路、移相触发电路、分流控制器和三次谐波励磁电路。

工作时，发电机G输出的三相交流电压经变压器T降压、二极管VD1～VD12整流、电阻器R1和R8限流降压及电容器C1滤波后，经稳压二极管VS1加至晶体管V1的基极。发电机G刚启动时，由于输出的三相交流电压较低，C1两端电压不足以使VS1导通，故移相触发电路不工作，VT处于截止状态，对励磁电流无影响；当三相交流电压达到一定值时，VS1击穿导通，使V1导通，移相触发电路工作，产生触发脉冲信号，使VT受触发而导通，对励磁电流大小进行调节；发电机运转时，谐波绕组WF埋在发电机定子槽中的附加绕组感应出谐波电压的大小，并随负载的增加而相应升高，其极数为主绕组的3倍该电压经UR整流后，通过磁场可变电阻器RP和开关S加至发电机的励磁绕组WE。当某种原因导致发电机输出电压降低时，电压检测电路输出电压变低，通过移相触发电路使VR的导通角变小，对励磁电流的分流作用减小，发电机的输出电压升高而恢复到正常值；当发电机的输出电压升高时，VT的导通角增大，使励磁电流降低，发电机的输出电压降低至正常值，从而达到了自动稳定输出电压的目的。

二、市场前景

产品摆脱了传统的波浪能发电装置对发电机防水性能的要求，将发电机装密封于发电浮体内部，发电机不与海水接触，普通的高效发电机即可满足本产品需求，提高了产品的稳定性，降低了生产成本，技术要求低，减小了后期维修费用以及技术要求，同时可避免海水腐蚀，进而提升使用寿命。目前用于海洋能发电的防水电机其技术要求高，价格昂贵，限制了海洋能发电的发展。本产品应用的技术使得普通高效电机可用于海洋能发电，暂时解决这一矛盾，在成本方面，相比较其他产品有明显优势，对于中小企业或个体渔民提供了购买可能性，本产品必然有更为广阔的市场前景。

此外，本产品另一创新点是在抗风浪的同时，将波浪能有效转化为电能并储存或供电，且在波浪较弱时可通过风能与太阳能等清洁能源进行电能补给。此优点有效解决了近海养殖设备用电难的问题。近海养殖设备供电第一种主要方式为水下输电线路供电，但水下电气系统承受压力巨大，维修十分复杂；第二种是海上平台岸上供电，从陆地发电站通过电缆传输电量以供海上设备使用，但是整条电缆重量极大，且与海上浮动电缆连接，浮动电缆悬于海上平台和海底之间，承受着海水、海风和海浪带来的巨大作用力，这些作用力足以将海上平台朝任意方向移动75米之远；第三种为浮动供电站，我国正在开发第一座海上浮动核电站，作为一个巨大的“移动充电宝”可为海上船舶提供大量电力，但是此方式主要供给大功率用电设备，对于渔民、水养企业或数据观测机构等，成本过高且功率过大。本产品可以提供各种功率水平的电力，小功率可满足渔民或小型企业要求，较大功率电力可提供大型水养企业以及数据观测机构，且成本支出合理。

且本产品设置了锚泊组件，提高了整个装置的稳定性，整体结构简单，安装方便，无需其他支撑基础，不受地形环境的影响，此特点扩大了受众地区范围，无法使用传统消波堤的地区也能够利用本产品达到预期消波于发电效果，产品市场进一步扩大。

三、应用领域

根据本产品设计初衷与产品特性，目标市场定位于中、低档次的需求市场。

定位的原因主要有：高端、大型的水养企业的相关设备所需的供电要求极高，因此大多通过陆上发电厂的大规模供电，而本产品主要是将波浪能转化为电能以储存并供电，难以达到大型企业的供电要求；并且，作为目前市场上的新产品，潜在客户群体在购买产品时很难投入大量成本，为了规避风险，潜在客户更愿意先使用中、低档产品；此外，个体渔民由于生产规模较小，若通过陆上发电厂供电成本太高，且更容易受到海上波浪的影响，相比之下，购买欲望更强。鉴于此，本产品的主要目标客户为：

（1）企业

从事水产养殖、水生种植、消波堤等方面的企业的养殖设备需要电力供应，而此类企业大部分建设于临海地区，距离陆上发电机较远，用电成本必然较高，若利用波浪能发电设备可降低成本并保障了企业自身用电安全。虽然本产品目前主要用于网箱供电，但当产品不断创新研发，供电能力不断提高后，可满足更多海上设备的供电需求。

（2）海洋数据观测机构

进行海洋相关数据测量的科研机构会在研究水域中安装大量测量仪器，得到实时与长期数据以供海洋监测监视、海上天气预报、海洋预测等使用，供电仪器的电力来源也是很大的问题。且波浪过大会对海洋测绘等工作造成极大影响，因此消波提对于相关工作具有重要意义。

但考虑到目前市场上已有的消波堤销售与利用情况，本产品虽然在产品性能与产品价格上有一定优势，但作为新产品，客户需经过一段时间的接受过程。因此，预计本产品对已有消波堤的替代率前三年可达到3%，4-5年达到8%，第10年达到20%，长期达到60%。

四、相关专利

[1] 一种组合型波浪能潮流能发电装置 ZL202021653549.8

[2] 该项目现已申报发明专利一项（实审）