CN117828140A - 一种海浪发电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及海浪发电领域，尤其涉及一种海浪发电系统及方法，该系统包括：获取模块，用以获取海浪发电装置在未来的预设时间内的气象数据；处理模块，用以根据若干个历史气象数据建立海浪发电数据模型，其中海浪发电数据模型内包括有若干个与历史气象数据相对应的历史发电量的若干个数据集合；预测模块，用以根据气象数据与海浪发电数据模型确定海浪发电装置的预测发电量以及将计算得到的预测发电量和气象数据建立集合并将集合输入至海浪发电数据模型。本发明通过根据建立的发电模型并实时调节影响系数预测未来任一气象条件下的发电量，提高了系统预测发电量的精准度。

Description

一种海浪发电系统及方法

技术领域

本发明涉及海浪发电领域，尤其涉及一种海浪发电系统及方法。

背景技术

随着低功耗无线传感器的发展，利用环境清洁可再生能源如太阳能、风能以及波浪能发电制作成微电源为传感器节点提供电能，日益受到各界广泛关注，其中海洋波浪能分布广泛且储量巨大，可就地取能。因此，研究利用海浪发电，为海洋无线传感器节点提供长期的能量供给，具有十分重要的意义。

用清洁的能源去代替石油和煤炭势在必行。海浪发电不仅安全可靠，节省燃料，不污染环境，而且如果把发电装置连成一排，安置在海上，可以起到消除海浪的防波堤的作用，对保护海岸和发展海洋渔业、养殖业等起到促进的作用。

公开号为CN113530751A的专利文献公开了一种海浪能发电装置，该装置包括动力机构和发电机，动力机构50组以上，动力机沿海岸线构成波浪形分布在海中且与海岸线平行，50组动力机构与发电机固定连接，将海浪能转化为机械能发电，动力机构包括：支撑柱、动力圆钢、杠杆支点圆钢和摆动组件，支撑柱上方设置有第一轴承，所述动力圆钢横穿第一轴承，杠杆支点圆钢位于动力圆柱下方，且与支撑柱固定连接，摆动组件至少两个，两个摆动组件固定在杠杆支点圆钢上，且沿支撑柱轴对称安装，动力圆钢的一端与发电机固定连接。

但是，现有技术仅仅实现了利用海浪能进行全天候不间断的循环发电，不具备精准预测发电量的能力。

发明内容

为此，本发明提供一种海浪发电系统及方法，可以解决不能精准预测发电量的问题。

为实现上述目的，本发明提供一种海浪发电系统，包括：获取模块，用以获取海浪发电装置在未来的预设时间内的气象数据，所述气象数据包括海浪高度、风速以及蒸发量；

处理模块，用以获取所述海浪发电装置的若干个历史气象数据，所述历史气象数据包括在预设时间内的历史海浪高度、历史风速、历史蒸发量以及历史发电量，并根据若干个所述历史气象数据建立海浪发电数据模型；其中，

所述海浪发电数据模型内包括有若干个与所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量相对应的所述历史发电量的若干个数据集合；

预测模块，用以根据所述气象数据与所述海浪发电数据模型，查询是否存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量，并根据查询结果确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，其中，

当存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，将相对应的所述历史发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据所述气象数据计算确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，将计算得到的所述发电量以及所述气象数据建立集合，并将所述集合输入至所述海浪发电数据模型。

进一步地，所述预测模块内预先设定有预设海浪高度矩阵H0和预设预测发电量矩阵A，对于所述预设预测发电量矩阵A，设定A(A1，A2，A3，A4)，其中A1为第一预设预测发电量，A2为第二预设预测发电量，A3为第三预设预测发电量，A4为第四预设预测发电量；

对于所述预设海浪高度矩阵H0，设定H0(H01，H02，H03，H04)，其中，H01为第一预设海浪高度，H02为第二预设海浪高度，H03为第三预设海浪高度，H04为第四预设海浪高度，且H01＜H02＜H03＜H04；

所述预测模块还用以当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据h与所述预设海浪高度矩阵H0之间的关系选定相应的预测发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量。

进一步地，所述预测模块根据所述海浪高度h与所述预设海浪高度矩阵H0之间的关系选定相应的预测发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，其中所述海浪高度h与所述预设海浪高度矩阵H0之间的关系包括第一海浪关系、第二海浪关系、第三海浪关系和第三海浪关系，所述第一海浪关系为h∈(0，H01)，所述第一海浪关系为h∈[H01，H02)，所述第二海浪关系为h∈[H02，H03)，所述第三海浪关系为h∈[H03，H04)，所述预测发电量包括第一预设预测发电量A1、第二预设预测发电量A2、第三预设预测发电量A3和第四预设预测发电量A4；所述第一海浪关系对应选定所述第一预设预测发电量A1，所述第二海浪关系对应选定所述第二预设预测发电量A2，所述第三海浪关系对应选定所述第三预设预测发电量A3以及所述第四海浪关系对应选定所述第四预设预测发电量A4。

进一步地，所述预测模块内预先设定有预设风速矩阵N0和预设预测发电量修正系数矩阵B，对于所述预设预测发电量修正系数矩阵B，设定B(B1，B2，B3，B4)，其中B1为第一预设预测发电量修正系数，B2为第二预设预测发电量修正系数，B3为第三预设预测发电量修正系数，B4为第四预设预测发电量修正系数，且0.8＜B1＜B2＜B3＜B4＜1；

对于所述预设风速矩阵N0，设定N0(N01，N02，N03，N04)，其中，N01为第一预设风速，N02为第二预设风速，N03为第三预设风速，N04为第四预设风速，且N01＜N02＜N03＜N04；

所述预测模块还用以当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据V与所述预设风速矩阵N0之间的关系选定相应的预测发电量修正系数以对各预测发电量进行修正。

进一步地，所述预测模块根据所述风速V与所述预设风速矩阵N0之间的关系选定相应的预测发电量修正系数以对各预测发电量进行修正，其中所述风速V与所述预设风速矩阵N0之间的关系包括第一风速关系、第二风速关系、第三风速关系和第四风速关系，所述第一风速关系为V∈(0，N01)，第二风速关系为V∈[N01，N02)，第三风速关系为V∈[N02，N03)，第四风速关系为V∈[N03，N04)，所述预测发电量修正系数包括第一预设预测发电量修正系数B1、第二预设预测发电量修正系数B2、第三预设预测发电量修正系数B3以及第四预设预测发电量修正系数B4；

所述第一风速关系对应选定所述第四预设预测发电量修正系数B4并得到修正后的预测发电量为A1×B4；

所述第二风速关系对应选定所述第三预设预测发电量修正系数B3并得到修正后的预测发电量为A2×B3；

所述第三风速关系对应选定所述第二预设预测发电量修正系数B2并得到修正后的预测发电量为A3×B2；

所述第四风速关系对应选定所述第一预设预测发电量修正系数B1并得到修正后的预测发电量为A4×B1。

进一步地，所述预测模块内预先设定有预设蒸发量矩阵W0和预设预测发电量二次修正系数矩阵C，对于所述预设预测发电量二次修正系数矩阵C，设定C(C1，C2，C3，C4)，其中C1为第一预设预测发电量二次修正系数，C2为第二预设预测发电量二次修正系数，C3为第三预设预测发电量二次修正系数，C4为第四预设预测发电量二次修正系数，且1＜C1＜C2＜C3＜C4＜1.2；

对于所述预设蒸发量矩阵W0，设定W0(W01，W02，W03，W04)，其中，W01为第一预设蒸发量，W02为第二预设蒸发量，W03为第三预设蒸发量，W04为第四预设蒸发量，且W01＜W02＜W03＜W04；

所述预测模块还用以当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据R与所述预设蒸发量矩阵W0之间的关系选定相应的预测发电量二次修正系数以对修正后的各预测发电量进行二次修正。

进一步地，所述预测模块根据所述蒸发量R与所述预设蒸发量矩阵W0之间的关系选定相应的预测发电量二次修正系数以对修正后的各预测发电量进行二次修正，其中所述蒸发量R与所述预设蒸发量矩阵W0之间的关系包括第一蒸发量关系、第二蒸发量关系、第三蒸发量关系和第四蒸发量关系，所述第一蒸发量关系为R∈(0，W01)，第二蒸发量关系为R∈[W01，W02)，第三蒸发量关系为R∈[W02，W03)，第四蒸发量关系为R∈[W03，W04)，所述预测发电量二次修正系数包括第一预设预测发电量二次修正系数C1、第二预设预测发电量二次修正系数C2、第三预设预测发电量二次修正系数C3以及第四预设预测发电量二次修正系数C4；

所述第一蒸发量关系对应选定所述第一预设预测发电量二次修正系数C1并得到二次修正后的预测发电量为A1×B4×C1；

所述第二蒸发量关系对应选定所述第二预设预测发电量二次修正系数C2并得到二次修正后的预测发电量为A2×B3×C2；

所述第三蒸发量关系对应选定所述第三预设预测发电量二次修正系数C3并得到二次修正后的预测发电量为A3×B2×C3；

所述第四蒸发量关系对应选定所述第四预设预测发电量二次修正系数C4并得到二次修正后的预测发电量为A4×B1×C4。

进一步地，所述预测模块还用以当存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，确定与所述气象数据相对应的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量相对应的所述数据集合的数量L，当L≥2时，计算与所述气象数据相对应的若干个所述数据集合中的所述历史发电量的平均值i，并确定各所述历史发电量与所述平均值i的差值U，根据所述平均值i以及所述差值U确定最终预测发电量，并将所述最终预测发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当各所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U均为0时，将所述平均值i确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U为正数的数量大于所述数据集合的数量L的1/2时，将所述平均值i乘以第一预设系数g1，并将i×g1确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U为正数的数量等于所述数据集合的数量L的1/2时，将所述平均值i乘以第二预设系数g2，并将i×g2确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U为正数的数量小于所述数据集合的数量L的1/2时，将所述平均值i乘以第三预设系数g3，并将i×g3确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；且1＞g1＞g2＞g3＞0.9。

进一步地，还包括动力装置、电机、浮漂和固定支架，其中，所述动力装置包括卷绳筒和卷簧，所述卷绳筒包括卷绳，在所述卷绳筒内表面设置底座，所述底座将所述卷绳筒和芯轴固定连接；所述芯轴的两端分别搭设在所述固定支架上并通过螺母与固定支架固定连接；在所述卷绳筒与所述芯轴之间设置有滚针轴承，在所述卷绳筒外侧设置单向轴承；在所述卷绳筒外侧分别设置密封圈，在所述密封圈外侧设置挡圈，用以防止海水进入；所述卷簧设置在所述卷绳筒内部，用以带动所述卷绳筒转动，所述卷簧包括活动端和固定端，所述活动端与所述卷绳筒连接，所述固定端与所述芯轴固定连接；

所述电机安装在底座上，包括定子和转子；所述底座用以固定定子并使所述定子的线从芯轴穿出；所述转子，用以通过转动而产生电流；

所述浮漂利用海浪起伏做上下移动，用以产生拉力和回力，所述海浪起伏包括海浪上升和海浪下降；所述浮漂与所述动力装置通过卷绳连接，

当海浪上升时，所述单向轴承为卡死状态，所述浮漂上移并向上拉住卷绳，拉力由浮漂传递到转子并带动所述卷簧的活动端，用以卷簧上劲并带动所述转子转动；所述转子与所述定子产生相对运动并产生电流；

当海浪下降时，所述单向轴承为打开状态，所述浮漂下移卷绳回收，回力由卷簧传递到卷绳筒，所述卷簧反向旋转释放卷簧应力并收缩卷绳；当所述卷簧应力完全消失时，收缩卷绳动作完成，完成一个发电阶段。

另一方面，本发明还提供一种海浪发电方法，该方法包括：

S01，获取海浪发电装置在未来的预设时间内的气象数据，所述气象数据包括海浪高度、风速以及蒸发量；

S02，获取所述海浪发电装置的若干个历史气象数据，所述历史气象数据包括在预设时间内的历史海浪高度、历史风速、历史蒸发量以及历史发电量，并根据若干个所述历史气象数据建立海浪发电数据模型；其中，

所述海浪发电数据模型内包括有若干个与所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量相对应的所述历史发电量的若干个数据集合；

S03，根据所述气象数据与所述海浪发电数据模型，查询是否存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量，并根据查询结果确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；其中，

当存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，将相对应的所述历史发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据所述气象数据计算确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，将计算得到的所述发电量以及所述气象数据建立集合，并将所述集合输入至所述海浪发电数据模型。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过获取模块获取未来的气象数据，使得系统具备预测发电量的条件；通过处理模块根据历史气象数据建立海浪发电数据模型，使得系统具备计算发电量的能力；数据模型包括若干历史数据以及对应若干历史发电量的数据集合，系统数据样本丰富，提高了系统海浪发电数据模型的精准度；通过预测模块根据海浪高度、风速和蒸发量预测未来时间内的发电量，使得系统具备对未来时间内预测发电量的能力；通过系统对预测发电量分为存在历史气象数据对应未来发电量以及不存在历史气象数据对应未来发电量的情况并对后者进一步计算得到对应的预测发电量，提高了系统预测发电量的精准度。

尤其，通过预测模块根据海浪高度矩阵对应的预测发电量矩阵以及在不存在未来海浪高度对应预测发电量的情况下计算得到海浪高度对应的预测发电量，使得预测计算模型具备根据任一未来海浪高度计算得到对应预测发电量的能力。

尤其，通过预测模块根据风速矩阵对应的预测发电量修正系数矩阵以及在不存在未来风速对应预测发电量修正系数的情况下计算得到风速对应的未来发电量修正系数以及得到任一未来风速条件下对应的修正后的预测发电量，使得预测计算模型具备根据任一未来风速计算得到对应预测发电量的能力。

尤其，通过预测模块根据蒸发量矩阵对应的预测发电量二次修正系数矩阵以及在不存在未来蒸发量对应预测发电量二次修正系数的情况下计算得到蒸发量对应的未来发电量二次修正系数以及得到任一未来蒸发量条件下对应的二次修正后的预测发电量，使得预测计算模型具备根据任一未来蒸发量计算得到对应预测发电量的能力。

尤其，通过预测模块根据历史发电量与平均值的差值选取对应的预设系数并得到最终的预测发电量，提高了系统预测发电量的精准度。

尤其，通过固定支架固定海浪发电的动力装置和电机，提高了设备的稳定性；通过设置密封圈，提高了设备的密封性，能够防止海水进入发电设备中；通过单向轴承不同的工作状态，能够随海水的上下浮动而自动复位，提高了海浪发电的稳定性；通过海浪的上下位移拉动卷绳筒带动转子转动产生电流以及通过单项轴承的离合作用并配合卷簧运动，使得海浪发电系统阶段性的发电。

附图说明

图1为本发明实施例提供的海浪发电系统结构示意图；

图2为本发明实施例提供的海浪发电设备正视图；

图3为本发明实施例提供的所述卷绳筒侧视图；

图4为本发明实施例提供的海浪发电方法流程图；

附图标记：1、获取模块；2、处理模块；3、预测模块；4、固定支架；5、卷绳筒；6、卷簧；7、底座；8、芯轴；9、螺母；10、滚针轴承；11、单向轴承；12、密封圈；13、挡圈；14、定子；15、转子。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用以限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用以解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例提供的一种海浪发电系统及方法，请参阅图1-4所示，可以按照如下方式予以实施：

具体而言，如图1所示，一种海浪发电系统包括：获取模块1，用以获取海浪发电装置在未来的预设时间内的气象数据，气象数据包括海浪高度、风速以及蒸发量；

处理模块2，用以获取海浪发电装置的若干个历史气象数据，历史气象数据包括在预设时间内的历史海浪高度、历史风速、历史蒸发量以及历史发电量，并根据若干个历史气象数据建立海浪发电数据模型；其中，

海浪发电数据模型内包括有若干个与历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量相对应的历史发电量的若干个数据集合；

预测模块3，用以根据气象数据与海浪发电数据模型，查询是否存在与气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量，并根据查询结果确定海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，其中，

当存在与气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，将相对应的历史发电量作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当不存在于气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，根据气象数据计算确定海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，将计算得到的发电量以及气象数据建立集合，并将集合输入至海浪发电数据模型。

通过获取模块获取未来的气象数据，使得系统具备预测发电量的条件；通过处理模块根据历史气象数据建立海浪发电数据模型，使得系统具备计算发电量的能力；数据模型包括若干历史数据以及对应若干历史发电量的数据集合，系统数据样本丰富，提高了系统海浪发电数据模型的精准度；通过预测模块根据海浪高度、风速和蒸发量预测未来时间内的发电量，使得系统具备对未来时间内的发电量的能力；通过系统预测未来发电量分为存在历史气象数据对应未来发电量以及不存在历史气象数据对应未来发电量的情况并对后者进一步计算得到对应的预测发电量，提高了系统预测未来发电量的精准度。

具体而言，预测模块内预先设定有预设海浪高度矩阵H0和预设预测发电量矩阵A，对于预设预测发电量矩阵A，设定A(A1，A2，A3，A4)，其中A1为第一预设预测发电量，A2为第二预设预测发电量，A3为第三预设预测发电量，A4为第四预设预测发电量；

对于预设海浪高度矩阵H0，设定H0(H01，H02，H03，H04)，其中，H01为第一预设海浪高度，H02为第二预设海浪高度，H03为第三预设海浪高度，H04为第四预设海浪高度，且H01＜H02＜H03＜H04；

预测模块还用以当不存在于气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，根据h与预设海浪高度矩阵H0之间的关系选定相应的预测发电量作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量。

具体而言，预测模块根据海浪高度h与预设海浪高度矩阵H0之间的关系选定相应的预测发电量作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，其中海浪高度h与预设海浪高度矩阵H0之间的关系包括第一海浪关系、第二海浪关系、第三海浪关系和第三海浪关系，第一海浪关系为h∈(0，H01)，第一海浪关系为h∈[H01，H02)，第二海浪关系为h∈[H02，H03)，第三海浪关系为h∈[H03，H04)，预测发电量包括第一预设预测发电量A1、第二预设预测发电量A2、第三预设预测发电量A3和第四预设预测发电量A4；第一海浪关系对应选定第一预设预测发电量A1，第二海浪关系对应选定第二预设预测发电量A2，第三海浪关系对应选定第三预设预测发电量A3以及第四海浪关系对应选定第四预设预测发电量A4。

具体而言，海浪分为10个等级，每个等级对应不同的海浪高度，波高5米，波长100米的海浪，在一米长的波峰片上具有3120千瓦的能量。本实施例中，预设海浪高度矩阵中的预设海浪高度根据历史数据集得到的对应的标准海浪高度，相应的预设预测发电量矩阵中的预测发电量为预设海浪高度矩阵中的标准海浪高度对应的标准预测发电量；当所获取的未来气象数据不存在于预设海浪高度矩阵及其对应的预设预测发电量矩阵中时，通过判断实际获取的未来海浪高度所处的海浪关系区间确定预测发电量。

通过预测模块根据海浪高度矩阵对应的预测发电量矩阵以及在不存在未来海浪高度对应预测发电量的情况下计算得到海浪高度对应的预测发电量，使得预测计算模型具备根据任一未来海浪高度计算得到对应未来发电量的能力。

具体而言，预测模块内预先设定有预设风速矩阵N0和预设预测发电量修正系数矩阵B，对于预设预测发电量修正系数矩阵B，设定B(B1，B2，B3，B4)，其中B1为第一预设预测发电量修正系数，B2为第二预设预测发电量修正系数，B3为第三预设预测发电量修正系数，B4为第四预设预测发电量修正系数，且0.8＜B1＜B2＜B3＜B4＜1；

对于预设风速矩阵N0，设定N0(N01，N02，N03，N04)，其中，N01为第一预设风速，N02为第二预设风速，N03为第三预设风速，N04为第四预设风速，且N01＜N02＜N03＜N04；

预测模块还用以当不存在于气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，根据V与预设风速矩阵N0之间的关系选定相应的预测发电量修正系数以对各预测发电量进行修正。

具体而言，预测模块根据风速V与预设风速矩阵N0之间的关系选定相应的预测发电量修正系数以对各预测发电量进行修正，其中风速V与预设风速矩阵N0之间的关系包括第一风速关系、第二风速关系、第三风速关系和第四风速关系，第一风速关系为V∈(0，N01)，第二风速关系为V∈[N01，N02)，第三风速关系为V∈[N02，N03)，第四风速关系为V∈[N03，N04)，预测发电量修正系数包括第一预设预测发电量修正系数B1、第二预设预测发电量修正系数B2、第三预设预测发电量修正系数B3以及第四预设预测发电量修正系数B4；

第一风速关系对应选定第四预设预测发电量修正系数B4并得到修正后的预测发电量为A1×B4；

第二风速关系对应选定第三预设预测发电量修正系数B3并得到修正后的预测发电量为A2×B3；

第三风速关系对应选定第二预设预测发电量修正系数B2并得到修正后的预测发电量为A3×B2；

第四风速关系对应选定第一预设预测发电量修正系数B1并得到修正后的预测发电量为A4×B1。

具体而言，本实施例中，预设风速矩阵中的预设风速根据历史数据集得到的对应的标准风速，相应的预设预测发电量修正系数矩阵中的预测发电量修正系数为预设风速矩阵中的标准风速对应的标准预测发电量修正系数；当所获取的未来气象数据不存在于预设风速矩阵及其对应的预设预测发电量修正系数矩阵中时，通过判断实际获取的未来风速所处的风速关系区间确定预测发电量修正系数并进一步得到预测发电量。

通过预测模块根据风速矩阵对应的预测发电量修正系数矩阵以及在不存在未来风速对应预测发电量修正系数的情况下计算得到风速对应的未来发电量修正系数以及得到任一未来风速条件下对应的修正后的预测发电量，使得预测计算模型具备根据任一未来风速计算得到对应预测发电量的能力。

具体而言，预测模块内预先设定有预设蒸发量矩阵W0和预设预测发电量二次修正系数矩阵C，对于预设预测发电量二次修正系数矩阵C，设定C(C1，C2，C3，C4)，其中C1为第一预设预测发电量二次修正系数，C2为第二预设预测发电量二次修正系数，C3为第三预设预测发电量二次修正系数，C4为第四预设预测发电量二次修正系数，且1＜C1＜C2＜C3＜C4＜1.2；

对于预设蒸发量矩阵W0，设定W0(W01，W02，W03，W04)，其中，W01为第一预设蒸发量，W02为第二预设蒸发量，W03为第三预设蒸发量，W04为第四预设蒸发量，且W01＜W02＜W03＜W04；

预测模块还用以当不存在于气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，根据R与预设蒸发量矩阵W0之间的关系选定相应的预测发电量二次修正系数以对修正后的各预测发电量进行二次修正。

具体而言，预测模块根据蒸发量R与预设蒸发量矩阵W0之间的关系选定相应的预测发电量二次修正系数以对修正后的各预测发电量进行二次修正，其中蒸发量R与预设蒸发量矩阵W0之间的关系包括第一蒸发量关系、第二蒸发量关系、第三蒸发量关系和第四蒸发量关系，第一蒸发量关系为R∈(0，W01)，第二蒸发量关系为R∈[W01，W02)，第三蒸发量关系为R∈[W02，W03)，第四蒸发量关系为R∈[W03，W04)，预测发电量二次修正系数包括第一预设预测发电量二次修正系数C1、第二预设预测发电量二次修正系数C2、第三预设预测发电量二次修正系数C3以及第四预设预测发电量二次修正系数C4；

第一蒸发量关系对应选定第一预设预测发电量二次修正系数C1并得到二次修正后的预测发电量为A1×B4×C1；

第二蒸发量关系对应选定第二预设预测发电量二次修正系数C2并得到二次修正后的预测发电量为A2×B3×C2；

第三蒸发量关系对应选定第三预设预测发电量二次修正系数C3并得到二次修正后的预测发电量为A3×B2×C3；

第四蒸发量关系对应选定第四预设预测发电量二次修正系数C4并得到二次修正后的预测发电量为A4×B1×C4。

具体而言，本实施例中，预设蒸发量矩阵中的预设蒸发量根据历史数据集得到的对应的标准蒸发量，相应的预设预测发电量二次修正系数矩阵中的预测发电量二次修正系数为预设蒸发量矩阵中的标准蒸发量对应的标准预测发电量二次修正系数；当所获取的未来气象数据不存在于预设蒸发量矩阵及其对应的预设预测发电量二次修正系数矩阵中时，通过判断实际获取的未来蒸发量所处的蒸发量关系区间确定预测发电量二次修正系数并进一步得到预测发电量。

通过预测模块根据蒸发量矩阵对应的预测发电量二次修正系数矩阵以及在不存在未来蒸发量对应预测发电量二次修正系数的情况下计算得到蒸发量对应的未来发电量二次修正系数以及得到任一未来蒸发量条件下对应的二次修正后的预测发电量，使得预测计算模型具备根据任一未来蒸发量计算得到对应预测发电量的能力。

具体而言，预测模块还用以当存在与气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，确定与气象数据相对应的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量相对应的数据集合的数量L，当L≥2时，计算与气象数据相对应的若干个数据集合中的历史发电量的平均值i，并确定各历史发电量与平均值i的差值U，根据平均值i以及差值U确定最终预测发电量，并将最终预测发电量作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当各历史发电量与平均值i的差值U均为0时，将平均值i确定为最终预测发电量，并作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当历史发电量与平均值i的差值U为正数的数量大于数据集合的数量L的1/2时，将平均值i乘以第一预设系数g1，并将i×g1确定为最终预测发电量，并作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当历史发电量与平均值i的差值U为正数的数量等于数据集合的数量L的1/2时，将平均值i乘以第二预设系数g2，并将i×g2确定为最终预测发电量，并作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当历史发电量与平均值i的差值U为正数的数量小于数据集合的数量L的1/2时，将平均值i乘以第三预设系数g3，并将i×g3确定为最终预测发电量，并作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；且1＞g1＞g2＞g3＞0.9。

具体而言，本实施例中，通过历史发电量与平均值差值的判断，能够得到该海域历史时间段的发电量稳定性及其波动情况，因此，通过预测模块根据历史发电量与平均值的差值选取对应的预设系数并得到最终的预测发电量，提高了系统预测发电量的精准度。

具体而言，如图2-3所示，该系统还包括动力装置、电机、浮漂和固定支架4，其中，动力装置包括卷绳筒5和卷簧6，卷绳筒包括卷绳，在卷绳筒内表面设置底座7，底座将卷绳筒和芯轴8固定连接；芯轴的两端分别搭设在固定支架上并通过螺母9与固定支架固定连接，卷簧的一端和卷绳筒相连，另一端与芯轴相连，芯轴是一个扁轴且是固定的，不会旋转，因此满足了卷簧蓄力的条件，一个动一个静；在卷绳筒与芯轴之间设置有滚针轴承10，在卷绳筒外侧设置单向轴承11；在卷绳筒外侧分别设置密封圈12，在密封圈外侧设置挡圈13，用以防止海水进入；卷簧设置在卷绳筒内部，用以带动卷绳筒转动，卷簧包括活动端和固定端，活动端与卷绳筒连接，固定端与芯轴固定连接，因此卷簧的状态是一端静止，一端回卷；

电机安装在底座上，包括定子14和转子15；底座用以固定定子并使定子的线从芯轴穿出；转子用以通过转动而产生电流；

浮漂利用海浪起伏做上下移动，用以产生拉力和回力，海浪起伏包括海浪上升和海浪下降；浮漂与动力装置通过卷绳连接，

当海浪上升时，单向轴承为卡死状态，浮漂上移并向上拉住卷绳，拉力由浮漂传递到转子并带动卷簧的活动端，用以卷簧上劲并带动转子转动；转子与定子产生相对运动并产生电流；

当海浪下降时，单向轴承为打开状态，浮漂下移卷绳回收，回力由卷簧传递到卷绳筒，卷簧反向旋转释放卷簧应力并收缩卷绳；由于卷簧在受到拉力时存在形变处于上劲状态，当卷簧受到内应力作用时会产生相反方向旋转的力，这时的单向轴承由于旋向相反，所以处于打开的状态，卷簧产生的应力将全部用来收缩绳子，且不会使内部转子发生旋转；当卷簧应力完全消失时，收缩卷绳动作完成，完成一个发电阶段。

当海浪再次起伏时，海浪发电系统将再次重复这个发电的过程。

通过固定支架固定海浪发电的动力装置和电机，提高了设备的稳定性；通过设置密封圈，提高了设备的密封性，能够防止海水进入发电设备中；通过单向轴承不同的工作状态，能够随海水的上下浮动而自动复位，提高了海浪发电的稳定性；通过海浪的上下位移拉动卷绳筒带动转子转动产生电流以及通过单项轴承的离合作用并配合卷簧运动，使得海浪系统阶段性的发电。

具体而言，如图4所示，海浪发电系统的方法包括：

S01，获取海浪发电装置在未来的预设时间内的气象数据，气象数据包括海浪高度、风速以及蒸发量；

S02，获取海浪发电装置的若干个历史气象数据，历史气象数据包括在预设时间内的历史海浪高度、历史风速、历史蒸发量以及历史发电量，并根据若干个历史气象数据建立海浪发电数据模型；其中，

海浪发电数据模型内包括有若干个与历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量相对应的历史发电量的若干个数据集合；

S03，根据气象数据与海浪发电数据模型，查询是否存在与气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量，并根据查询结果确定海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；其中，

当存在与气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，将相对应的历史发电量作为海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当不存在于气象数据相对应的数据集合中的历史海浪高度、历史风速以及历史蒸发量时，根据气象数据计算确定海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，将计算得到的发电量以及气象数据建立集合，并将集合输入至海浪发电数据模型。

本方法通过根据历史数据建立预测发电量模型并根据未来气象数据通过预测发电量模型预测发电量，当不存在未来数据对应的预测发电量时通过实时调节预测发电量修正系数最终得到任一未来气象条件下精准的预测发电量，提高了预测海浪发电量的精准度。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用以限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种海浪发电系统，其特征在于，包括：

获取模块，用以获取海浪发电装置在未来的预设时间内的气象数据，所述气象数据包括海浪高度、风速以及蒸发量；

处理模块，用以获取所述海浪发电装置的若干个历史气象数据，所述历史气象数据包括在预设时间内的历史海浪高度、历史风速、历史蒸发量以及历史发电量，并根据若干个所述历史气象数据建立海浪发电数据模型；其中，

所述海浪发电数据模型内包括有若干个与所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量相对应的所述历史发电量的若干个数据集合；

预测模块，用以根据所述气象数据与所述海浪发电数据模型，查询是否存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量，并根据查询结果确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，其中，

当存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，将相对应的所述历史发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据所述气象数据计算确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，将计算得到的所述发电量以及所述气象数据建立集合，并将所述集合输入至所述海浪发电数据模型。

2.根据权利要求1所述的海浪发电系统，其特征在于，所述预测模块内预先设定有预设海浪高度矩阵H0和预设预测发电量矩阵A，对于所述预设预测发电量矩阵A，设定A(A1，A2，A3，A4)，其中A1为第一预设预测发电量，A2为第二预设预测发电量，A3为第三预设预测发电量，A4为第四预设预测发电量；

对于所述预设海浪高度矩阵H0，设定H0(H01，H02，H03，H04)，其中，H01为第一预设海浪高度，H02为第二预设海浪高度，H03为第三预设海浪高度，H04为第四预设海浪高度，且H01＜H02＜H03＜H04；

所述预测模块还用以当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据h与所述预设海浪高度矩阵H0之间的关系选定相应的预测发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量。

3.根据权利要求2所述的海浪发电系统，其特征在于，所述预测模块根据所述海浪高度h与所述预设海浪高度矩阵H0之间的关系选定相应的预测发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，其中所述海浪高度h与所述预设海浪高度矩阵H0之间的关系包括第一海浪关系、第二海浪关系、第三海浪关系和第三海浪关系，所述第一海浪关系为h∈(0，H01)，所述第一海浪关系为h∈[H01，H02)，所述第二海浪关系为h∈[H02，H03)，所述第三海浪关系为h∈[H03，H04)，所述预测发电量包括第一预设预测发电量A1、第二预设预测发电量A2、第三预设预测发电量A3和第四预设预测发电量A4；所述第一海浪关系对应选定所述第一预设预测发电量A1，所述第二海浪关系对应选定所述第二预设预测发电量A2，所述第三海浪关系对应选定所述第三预设预测发电量A3以及所述第四海浪关系对应选定所述第四预设预测发电量A4。

4.根据权利要求3所述的海浪发电系统，其特征在于，所述预测模块内预先设定有预设风速矩阵N0和预设预测发电量修正系数矩阵B，对于所述预设预测发电量修正系数矩阵B，设定B(B1，B2，B3，B4)，其中B1为第一预设预测发电量修正系数，B2为第二预设预测发电量修正系数，B3为第三预设预测发电量修正系数，B4为第四预设预测发电量修正系数，且0.8＜B1＜B2＜B3＜B4＜1；

对于所述预设风速矩阵N0，设定N0(N01，N02，N03，N04)，其中，N01为第一预设风速，N02为第二预设风速，N03为第三预设风速，N04为第四预设风速，且N01＜N02＜N03＜N04；

所述预测模块还用以当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据V与所述预设风速矩阵N0之间的关系选定相应的预测发电量修正系数以对各预测发电量进行修正。

5.根据权利要求4所述的海浪发电系统，其特征在于，所述预测模块根据所述风速V与所述预设风速矩阵N0之间的关系选定相应的预测发电量修正系数以对各预测发电量进行修正，其中所述风速V与所述预设风速矩阵N0之间的关系包括第一风速关系、第二风速关系、第三风速关系和第四风速关系，所述第一风速关系为V∈(0，N01)，第二风速关系为V∈[N01，N02)，第三风速关系为V∈[N02，N03)，第四风速关系为V∈[N03，N04)，所述预测发电量修正系数包括第一预设预测发电量修正系数B1、第二预设预测发电量修正系数B2、第三预设预测发电量修正系数B3以及第四预设预测发电量修正系数B4；

所述第一风速关系对应选定所述第四预设预测发电量修正系数B4并得到修正后的预测发电量为A1×B4；

所述第二风速关系对应选定所述第三预设预测发电量修正系数B3并得到修正后的预测发电量为A2×B3；

所述第三风速关系对应选定所述第二预设预测发电量修正系数B2并得到修正后的预测发电量为A3×B2；

所述第四风速关系对应选定所述第一预设预测发电量修正系数B1并得到修正后的预测发电量为A4×B1。

6.根据权利要求5所述的海浪发电系统，其特征在于，所述预测模块内预先设定有预设蒸发量矩阵W0和预设预测发电量二次修正系数矩阵C，对于所述预设预测发电量二次修正系数矩阵C，设定C(C1，C2，C3，C4)，其中C1为第一预设预测发电量二次修正系数，C2为第二预设预测发电量二次修正系数，C3为第三预设预测发电量二次修正系数，C4为第四预设预测发电量二次修正系数，且1＜C1＜C2＜C3＜C4＜1.2；

对于所述预设蒸发量矩阵W0，设定W0(W01，W02，W03，W04)，其中，W01为第一预设蒸发量，W02为第二预设蒸发量，W03为第三预设蒸发量，W04为第四预设蒸发量，且W01＜W02＜W03＜W04；

所述预测模块还用以当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据R与所述预设蒸发量矩阵W0之间的关系选定相应的预测发电量二次修正系数以对修正后的各预测发电量进行二次修正。

7.根据权利要求6所述的海浪发电系统，其特征在于，所述预测模块根据所述蒸发量R与所述预设蒸发量矩阵W0之间的关系选定相应的预测发电量二次修正系数以对修正后的各预测发电量进行二次修正，其中所述蒸发量R与所述预设蒸发量矩阵W0之间的关系包括第一蒸发量关系、第二蒸发量关系、第三蒸发量关系和第四蒸发量关系，所述第一蒸发量关系为R∈(0，W01)，第二蒸发量关系为R∈[W01，W02)，第三蒸发量关系为R∈[W02，W03)，第四蒸发量关系为R∈[W03，W04)，所述预测发电量二次修正系数包括第一预设预测发电量二次修正系数C1、第二预设预测发电量二次修正系数C2、第三预设预测发电量二次修正系数C3以及第四预设预测发电量二次修正系数C4；

所述第一蒸发量关系对应选定所述第一预设预测发电量二次修正系数C1并得到二次修正后的预测发电量为A1×B4×C1；

所述第二蒸发量关系对应选定所述第二预设预测发电量二次修正系数C2并得到二次修正后的预测发电量为A2×B3×C2；

所述第三蒸发量关系对应选定所述第三预设预测发电量二次修正系数C3并得到二次修正后的预测发电量为A3×B2×C3；

所述第四蒸发量关系对应选定所述第四预设预测发电量二次修正系数C4并得到二次修正后的预测发电量为A4×B1×C4。

8.根据权利要求7所述的海浪发电系统，其特征在于，所述预测模块还用以当存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，确定与所述气象数据相对应的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量相对应的所述数据集合的数量L，当L≥2时，计算与所述气象数据相对应的若干个所述数据集合中的所述历史发电量的平均值i，并确定各所述历史发电量与所述平均值i的差值U，根据所述平均值i以及所述差值U确定最终预测发电量，并将所述最终预测发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当各所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U均为0时，将所述平均值i确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U为正数的数量大于所述数据集合的数量L的1/2时，将所述平均值i乘以第一预设系数g1，并将i×g1确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U为正数的数量等于所述数据集合的数量L的1/2时，将所述平均值i乘以第二预设系数g2，并将i×g2确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当所述历史发电量与所述平均值i的所述差值U为正数的数量小于所述数据集合的数量L的1/2时，将所述平均值i乘以第三预设系数g3，并将i×g3确定为所述最终预测发电量，并作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；且1＞g1＞g2＞g3＞0.9。

9.根据权利要求8所述的海浪发电系统，其特征在于，还包括动力装置、电机、浮漂和固定支架，其中，所述动力装置包括卷绳筒和卷簧，所述卷绳筒包括卷绳，在所述卷绳筒内表面设置底座，所述底座将所述卷绳筒和芯轴固定连接；所述芯轴的两端分别搭设在所述固定支架上并通过螺母与固定支架固定连接；在所述卷绳筒与所述芯轴之间设置有滚针轴承，在所述卷绳筒外侧设置单向轴承；在所述卷绳筒外侧分别设置密封圈，在所述密封圈外侧设置挡圈，用以防止海水进入；所述卷簧设置在所述卷绳筒内部，用以带动所述卷绳筒转动，所述卷簧包括活动端和固定端，所述活动端与所述卷绳筒连接，所述固定端与所述芯轴固定连接；

所述电机安装在底座上，包括定子和转子；所述底座用以固定定子并使所述定子的线从芯轴穿出；所述转子，用以通过转动而产生电流；

所述浮漂利用海浪起伏做上下移动，用以产生拉力和回力，所述海浪起伏包括海浪上升和海浪下降；所述浮漂与所述动力装置通过卷绳连接，

当海浪上升时，所述单向轴承为卡死状态，所述浮漂上移并向上拉住卷绳，拉力由浮漂传递到转子并带动所述卷簧的活动端，用以卷簧上劲并带动所述转子转动；所述转子与所述定子产生相对运动并产生电流；

当海浪下降时，所述单向轴承为打开状态，所述浮漂下移卷绳回收，回力由卷簧传递到卷绳筒，所述卷簧反向旋转释放卷簧应力并收缩卷绳；当所述卷簧应力完全消失时，收缩卷绳动作完成，完成一个发电阶段。

10.一种基于权利要求1-9任一项所述的海浪发电系统的方法，其特征在于，包括：

S01，获取海浪发电装置在未来的预设时间内的气象数据，所述气象数据包括海浪高度、风速以及蒸发量；

S02，获取所述海浪发电装置的若干个历史气象数据，所述历史气象数据包括在预设时间内的历史海浪高度、历史风速、历史蒸发量以及历史发电量，并根据若干个所述历史气象数据建立海浪发电数据模型；其中，

所述海浪发电数据模型内包括有若干个与所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量相对应的所述历史发电量的若干个数据集合；

S03，根据所述气象数据与所述海浪发电数据模型，查询是否存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量，并根据查询结果确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；其中，

当存在与所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，将相对应的所述历史发电量作为所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量；

当不存在于所述气象数据相对应的所述数据集合中的所述历史海浪高度、所述历史风速以及所述历史蒸发量时，根据所述气象数据计算确定所述海浪发电装置在未来的预设时间内的发电量，将计算得到的所述发电量以及所述气象数据建立集合，并将所述集合输入至所述海浪发电数据模型。