成果名称:一种平台式海浪发电装置

成果来源:发明人余占福自主申请并持有的个人发明专利

技术领域:IPC 分类号 F03B 13/18(波能液力发动机)、F03B 11/00(发动机及泵零部件)、F16H 47/02(流体传动装置,液力—机械复合传动);通俗描述:利用海浪能的液力发电装置及其机械—液压复合传动部件

成果成熟度:发明专利已于 2025 年完成;据项目申报书,技术当前处于概念验证与样机研制阶段,计划完成 1:1 样机总装并开展波浪水池测试

转化方式:普通许可、独占许可、作价投资

技术背景:海浪发电是继风力、太阳能之后开发利用可再生能源的主要渠道之一,海浪较风力更为持续、同等能量下功率更大;但传统海浪发电装置结构复杂、安装繁琐、成本投入较大。本专利旨在解决"结构复杂、成本高"这一痛点,其"设备结构简单,成本投入低,发电效率高"。

技术与创新

创新点一:浮子—链轮—活塞油缸的"间歇动力"转换链

装置由支撑平台、支撑柱、转换组件、浮子组件、蓄能组件、变速器和发电机构成。浮子在海浪作用下上下移动,经升降杆与连接臂带动支撑轴上的链轮升降;链轮接触第一活塞油缸,将压力转为液压油,经液压接头和管道连通至第二活塞油缸;第二活塞油缸把液压传给传力组件,传力组件与单向棘轮接触,将液压转化为动力驱动旋转轴,再经变速器带动发电机。第一、第二活塞油缸数量一一对应,由此产生间歇不断的动力以蓄能发电。这一链条把不规则、间歇的波浪上下运动,转化为单向旋转轴的连续机械能,规避了纯机械传动的滑动损失;组件模块化、数量对应,说明书据此称设备结构简单、成本投入低。

创新点二:单向棘轮与回位弹簧支撑的"全程段"能量捕获

蓄能组件内的传力组件包含回位弹簧(对应胡克定律 F=kx),在浮子行程中储能、反向运动时释放并推动推杆复位,配合单向棘轮,使旋转轴在波浪整个周期内持续受力而非空程空转。这套机制归为"链轮啮合传动 + 帕斯卡液压传递 + 弹簧储能复位"三大经典物理原理协同,并提出单浮子可同时捕获纵向波与横向波双维度、全波段能量,相较传统装置仅在约 1/4 行程有效捕获,显著拓宽了波向适应性与能量利用率。

市场与场景

场景一:偏远海岛与海上微电网供电

专利说明书记载的应用领域为"发电装置领域,特别涉及一种海浪发电装置",未细化具体落地场景。据项目申报书,海岛微电网运营商是首要目标客户:柴油发电成本高、污染大,风电光伏受天气波动明显,亟需稳定、持续、低成本的基载型电源。申报书引用《中国海洋能发展报告》、国家能源局海洋能专项规划等公开资料测算,聚焦"海岛微电网与海上平台供电"的细分市场(SAM),未来 5 年国内新增装机需求约 500MW–1GW,对应市场规模约 15 亿–30 亿元。竞争格局上,现有"点吸收式""振荡水柱式"装置多单向捕获、波向适应性差;国内科研院所与初创企业多依赖纯机械传动,缺乏液压—弹性协同缓冲,本项目以多物理场耦合形成差异化。

成果可服务于海岛居民、远海渔业生产与海上科研实验用电。据公开资料,截至2025年底,我国在运海洋能电站及示范工程装机容量约9兆瓦,位居全球第四,2021年以来新增海洋能示范电站装机占全球30%以上。2025年2月,自然资源部、国家发展改革委、工业和信息化部、财政部、中国科学院、国家能源局六部门联合印发《关于推动海洋能规模化利用的指导意见》,明确提出到2030年海洋能装机规模达到40万千瓦,建成一批海岛多能互补电力系统和海洋能规模化示范工程,推动海洋能与各类海上生产活动融合发展,积极构建安全可靠的海上新型能源体系。在离网供电层面,兆瓦级波浪能装置“南鲲”号已在三沙永兴岛并网供电,占全岛当日用电总量13%以上,每日发电量可满足约1500户家庭一天用电需求;温差能装置亦在南海成功海试,海洋能正逐步成为离岸海岛与远海设施电力供应的重要补充。本装置契合“缓解海岛电力短缺”的政策主线,客户画像为海岛属地政府、保障与海上油气/科研平台。《中国海洋能发展报告》、国家能源局海洋能专项规划等公开资料测算,聚焦"海岛微电网与海上平台供电"的细分市场(SAM),未来 5 年国内新增装机需求约 500MW–1GW,对应市场规模约 15 亿–30 亿元。

场景二:海上油气平台与海洋监测装备原位供电

海上油气平台能耗巨大、电缆供电风险高、维护贵,需要就地取材的独立清洁能源;海洋监测浮标、水下观测网电池寿命短、更换成本高,迫切需要长寿命、免维护的波浪能原位供电。波浪能装置可嵌入这些场景提供持续电力。成熟度与政策层面,我国将海洋能列入可再生能源发展重点,沿海多省推进海岛清洁能源替代与海洋观测网建设,为示范应用提供了政策窗口;但装置仍需跨过工程化放大、极端海况可靠性两道门槛。

转化与展望

转化进展与团队情况

专利权人余占福,长期在生产一线,多次完成一线设备改装改造并获评先进工作者,曾获"全国五一劳动"奖状,2015 年起因设备运行与波浪波动状态相似立志研发海浪发电技术。项目团队含余翔(理论框架构建与数据分析)、余一驰(中石油,实验设计)、余占军(辅助)。

海经社观察:

海浪能理论储量巨大却长期受困于"捕不稳、传不动、造价高",这项专利用机械—液压—弹簧的模块化协同,把不规则波能转为连续稳定电力,切中产业痛点。发明人来自生产一线、手握两项授权专利,技术已迈入概念验证与样机研制窗口。在海洋能由技术验证走向商业化示范的当下,其双维度全波段捕能思路若经水池与实海测试验证,有望为海岛微电网与海上平台提供低成本基载电源。技术价值清晰,但工程化放大与极端海况下的可靠性,仍需以实证数据说话。

免责声明:本文技术信息来源于发明人公开专利文本及发明人提供资料,希望能为您提供参考,具体请以实际对接情况为准。