振荡水柱驱动介电弹性体采集能量多种循环分析

介电弹性体是一种超弹性绝缘材料,薄膜上下表面敷上电极,其发电过程相当于可变电容。将振荡水柱波浪能转换装置与介电弹性体相结合,利用介电弹性体的电容行为将机械应变能转换为电能,所产生的电能主要取决于系统结构和介电弹性体材料参数以及所使用的能量收集循环模式。基于线性波和势流理论、流体动力学理论建立波浪驱动介电弹性体电弹性形变发电模型,分析振荡水柱式波浪能转换装置气室内空气压强驱动介电弹性体形变和由此引起电容变化情况。应用介电弹性体发电理论分析恒电荷、恒电压、恒电场3种能量收集循环模式对振荡水柱波浪能采集发电特性的影响,结果表明：介电弹性体材料的输出能量随着波浪周期、振幅的增大而增大,随着振荡水柱气室放置处水深和前墙开口的增大而增大,随着介电弹性体薄膜的半径增大而增大,随着薄膜厚度的增大而减小;在恒电场发电方式下,介电弹性体能够产生最大能量。     

棘轮式海洋波浪能发电装置结构设计与分析研究

文章基于外接棘轮机构的组成及其工作特点,结合振荡水柱式、振荡浮子式和摆式波浪能发电装置,设计了一种新型海洋波浪能发电装置—棘轮式海洋波浪能发电装置。该装置主要由棘轮机构、轮盘机构、往复杆机构、摆杆机构等组成,波浪能经过该装置的两次机械转换,可以转换为单一方向且持续不断旋转的动能。文章系统地介绍和分析了棘轮式海洋波浪发电装置的结构组成和工作原理。利用ANSYS有限元软件和UG运动仿真软件,对该装置的主要零部件进行静力学和动力学仿真分析,分析结果表明:棘轮式海洋波浪能发电装置主要零部件的刚度、强度和可靠性符合设计要求;主要运动部件动态性能良好,运行平稳,设计合理。     

无线遥控发射器压电自供能发电装置的振动仿真

本文提出了一种基于压电换能技术的小功率无线遥控装置自供电方案。结合压电学及弹性薄板振动理论,建立了压电双晶悬臂梁自供能发电装置的理论模型,针对该压电发电振子的振动进行了仿真。基于压电片与基板的厚度比及宽度等结构参数以及悬臂梁自由端位移分析了发电装置的电压输出特性。结果表明:当压电片和基板的厚度比为0.5时。压电振子的电压输出达到峰值;压电振子的宽度对压电发电装置的电压输出特性影响较小;而随着激励位移的增大,压电发电装置的电压输出显著增加。     

海浪发电效率提高的最新方法

海洋波浪发电潜能巨大.虽然已经开发应用多种发电形式,由于效率较低、噪声较大,至今还没有比较合适的类型.具有代表性的是采用空气作为流体来驱动透平机转轮的振荡水柱型.与气流相比,水流的密度更高.所以最近研发了一种取代原来的空气而采用水流来直接驱动水轮机转轮的波浪能量转换装置,从而大幅度改善了性能、提高了效率.由于转速随着波...     

基于液压传递的典型波浪能发电装置研究综述

采用液压机构转换能量的波浪能发电装置具有较好的稳定性、较高的发电效率和相对较低的成本等优点。以Wave Roller波浪发电装置、Pelamis波浪能发电装置、Oyster波能发电装置、"鹰式一号"波浪能发电装置、"海灵号"波浪能发电装置、"集大2号"发电装置等典型的波浪能发电装置为分析对象,结合波浪能发电装置液压传递机构应用的典型实例,介绍了各种波浪能发电装置液压转换原理及特点,并提出波浪能发电装置液压系统改进的建议。     

基于链条传动的振荡浮子发电装置转换性能试验研究

针对振荡浮子式波浪能发电系统中波浪能的俘获及传递效率较低的问题,文章设计了一种基于链条传动的波浪能转换装置。该装置以链条传动的结构形式将波浪力推动浮子的上下运动转换为链轮的旋转运动,并输出扭矩,从而带动发电系统发电。文章对基于链轮链条传动的振荡浮子式波浪能转换装置的随波特性及能量转换特性进行了研究,研究结果表明:基于链条传动的振荡浮子的随波特性和能量转换特性良好;随着波浪环境的变化,振荡浮子会出现自振动现象;适当增加振荡浮子的质量,能有效提高波浪能的俘获效率,从而提高系统的发电效果;基于链轮链条的传动结构设计存在速度突变现象,合理设计链轮链条之间的啮合间隙,增加链传动的张紧装置,能减缓链条链轮之间的冲击,从而延长装置的使用寿命。     

大万山波力实验电站的研究和发展

珠江口大万山岛波力实验电站采用振荡水柱波浪能转换原理，是我国第一座岸式波力电站。本文简介了国外岸式ＯＷＣ波力电站发展现状和大万山３ｋＷ波力发电装置的研究成果，重点介绍了２０ｋＷ岸式波力实验电站的设计和气室结构改造中遇到及解决的问题。     

一种振荡浮子式波浪能发电装置的实验研究

在已有的波浪能发电研究基础上,以一种振荡浮子和液压系统结合的波浪能发电装置为研究对象,在华北电力大学海洋能研究实验室进行模型试验,之后进一步在厦门海域进行工程样机实海况运行试验,重点研究该装置的波浪能量吸收率、运行稳定性等性能。试验表明:该波能转换装置运行平稳、能量转换效率较高,且结构简单、建造成本较低,具有实用价值及进一步研究的科研价值。     

多节漂浮型机械式波浪能发电装置的研制

为了探究波浪能发电原理,研制由多节段机械式漂浮型波浪能发电装置和整流稳压电路组成的试验装置,并实现试验演示与数据测试分析。该装置由多节圆柱浮筒、变向增速机构、发电机以及整流稳压电路部分组成。根据确定性波浪运动规律,设计多节漂浮型波浪能俘获装置的结构和参数;由波浪能俘获装置的运动特点,设计曲柄摇杆及齿轮增速机构组成的变向增速机构,实现波浪运动转换为旋转机械运动;由发电机输出规律,设计桥式整流稳压电路,实现稳态直流电输出。试验研究表明,在给定的试验波浪条件下所开发波浪能发电试验装置的发电效率为45.8%。     

我国海洋能源开发有突破性进展

2005年初，广东省汕尾市遮浪半岛的“100kW岸式振荡水柱波力电站波浪能独立稳定发电系统第一次实海况试验获得成功，这是世界首座波浪能独立稳定发电系统。这表明，波浪能独立稳定发电这一世界上至今未解决的难题已经有了突破性的进展，人类第一次实现了将波浪能转换为稳定的电能。这座波力电站是广州能源研究所建设的。     

铰接柱式波浪发电系统的研究

提出了一种新型波浪发电系统，其波能吸收装置是一个座底式铰接柱。用侧开口振荡水柱把波浪能转换为水力能，再由空气涡轮发电机组转换为电能。初步分析和试验结果表明，这种发电系统是可行的，其优点是结构简单，能耐受比较恶劣的环境、可靠性好，近期可为海上航行标志提供能源，远期可以为海岛和某些海岸工程服务。     

海洋波浪能发电研究进展

海洋波浪能是一种清洁、无污染的可再生能源。首先根据波浪能发电装置的拾能原理和转换原理,按一次转换、中间转换及二次转换进行了分类,并对国内外已有波浪能发电装置的发展和特点进行了分析,总结了主要波浪能发电装置的优缺点,指出了波浪能发电的关键问题和发展趋势。     

单浮筒振荡浮子式波浪能装置的动力特性分析

针对振荡浮子式波浪能利用技术,提出一种单浮筒式波浪转换设计方案,对单浮筒随波浪的运动特性展开研究,将波浪能转换为振荡浮筒的摆动机械能,传递给PTO能量转换系统。通过采用Star-CCM流体仿真软件分析浮筒装置在不同PTO能量转换系统参数下的运动特性及受力情况,得到不同弹簧阻尼工况下浮筒装置的运动特性,以期为波浪能技术的装置结构优化及真实海况运行提供理论基础。     

基于海洋资料浮标的单摆式波浪能发电装置仿真模型研究

海洋资料浮标通常利用太阳能对其搭载的海洋监测仪器提供电能。为提高其供电能力,基于浮标的结构和运动特点,提出一种波浪能发电装置。该发电装置由将波浪能转换为机械能的单摆和将机械能定值输入到发电机的储能机构组成。基于势流理论建立含有发电装置浮标的水动力学方程,在求解水动力学方程的基础上,分析单摆运动规律及能量转换性能。研究表明,利用该发电装置能够将波浪能高效而周期性地转换为电能,增加储能弹簧的刚度,可有效提升浮标的供电能力。该研究为海洋资料浮标利用波浪能供电提供有价值的参考。     

压电振子结构参数对输出特性影响的振动分析

以带质量块悬臂梁压电发电振子为研究对象,基于压电方程和弹性梁的振动理论,建立了单晶悬臂梁压电发电振子的理论模型,并采用有限元仿真分析压电振子结构参数对输出电压的影响。结果表明:输出电压随压电晶体和弹性基体长度比值的减小而增大,与宽度无关,随压电晶体和弹性基体厚度的增加,分别呈增加和减小的趋势。     

一种新型摆式波浪发电装置的研制

针对海上浮标、领航灯等远海设施供电难的问题,设计了一种新的摆式波浪发电装置。为提高装置的可靠性和寿命,采用封装在箱体内与海水完全隔离的设计方案。创建了机械式能量转换装置以简化波浪能转换器并提高波浪能利用效率。详细叙述了摆式波浪能发电装置的设计方案,并建立了摆锤的数学模型以及结合线性波动中二维深水进行波理论计算,计算了装置的整机理论效率,同时对关键零件的疲劳寿命进行了分析和预测。实验结果表明,当箱体晃动周期为3 s、倾角为15°时,波浪发电机的平均输出功率为10 W左右,输出电压为14 V。研究证明,该波浪能发电装置的设计是可行的。     

不规则波下波浪能发电装置模型实验室入射波功率计算方法研究

在实验室测试波浪能发电装置转换效率时,入射波功率的计算方法是关键,特别是不规则波入射波功率的计算方法,国内外尚无统一标准,且不同方法的计算结果差别较大。在分析和比较国内外最常用的5种计算方法后,基于ITTC计算方法并结合中国国内的经验公式,建立根据不同谱型,以有效波高和谱峰周期为参数的室内测试入射波功率计算方法,并应用到实际的测试工作中,可更加科学与方便地计算不规则入射波功率,以期为国内波浪能发电装置室内测试方法的建立提供参考依据。     

一种新型波浪能液压转换装置——双向输出高压油回路的设计

海洋波浪能是很有发展潜力的可再生能源,它的能源密度远大于太阳能和风能。文章提出使用漂浮式浮子吸收波浪能,然后采用一套液压电力输出机械将其转换为电能。转换装置中的液压缸将浮子的运动转换为高压油的流动,高压油在蓄能器中短暂储存,然后液压马达利用蓄能器中的高压油来驱动与之相连的电机旋转。波浪能发电装置中的双向输出高压油大大提高了其转换效率,高压蓄能器对发电质量的稳定起到了关键的作用。     

100 kW鹰式波浪能发电装置“万山号”实海况试验

鹰式装置"万山号"为一大型漂浮式波浪能发电装置,装置采用2套独立并行的液压系统将不稳定的波浪能转换为相对稳定的电能,系统配置4台由液压马达驱动的30 kW永磁发电机,在不同浪况下分级启动发电。2015年11月～2016年6月,"万山号"在珠海万山海域已开展不同海况的实海况试验,海试经历小浪、中浪、大浪等多种环境动力输入,取得一系列试验数据和成果。根据已获的阶段成果,总结出改进措施,后续"万山号"将优化升级现有系统,扩展太阳能发电及海水淡化系统,并在开阔海域开展长期实海况试验,持续提高鹰式波浪能转换装置的可靠性、转换效率、环境适应性和经济性。     

新型网状波浪能发电装置的设计及初步试验结果

文章通过调研、分析现有的波浪能发电装置的优缺点,提出一种新型网状波浪能发电装置。该发电装置形如正交网络,在波浪作用下,装置中的各发电单元联动,进而驱动发电机发电。文章为该发电装置设计了独特的机械结构和电路,并建立了发电性能预测模型,经计算得到其理论发电效率约为41.67%。模拟海况下的初步试验结果表明:该发电装置可实现波浪的全方向吸收,运行性能较为平稳,验证了所设计试验装置的有效性;但其发电效率仅为12%,具有较大的提升空间。分析发现,连杆长度对该发电装置的发电功率影响较大,并对优化连杆长度的方法提出了建议。