新型岸式波浪能发电装置

在对江河水能的利用上,目前主要是通过筑建大坝提高水位,利用水的势能来发电,其能量利用形式单一。波浪的运动分为水平和竖直两个方向,其对应着两种不同形式的能量。针对这一特点,在对江河沿岸波浪运动情况进行了调查和分析后,设计出一种以直线发电机为基础的新型波浪能发电装置;对两种不同形式的能量分别进行收集,并对其具体结构和工作原理作了详细描述。该发电装置利用波浪在水平方向的运动推动挡板水平运动,利用波浪在竖直方向的振动带动浮子上下运动,由传动装置带动直线发电机的线圈和磁铁反向相对运动,从而产生电能,实现对江河沿岸波浪能的充分利用。     

基于链轮链条传动的振荡浮子运动性能仿真研究

文章提出了一种基于链轮链条传动的振荡浮子式波浪能转换装置,该装置可提高二级能量转换过程的效率。文章首先介绍了链轮链条传动的工作原理,并对浮子在链轮链条作用下的受力情况进行了分析;然后以链轮链条传动的振荡浮子运动性能为主要研究内容,利用Matlab/Simulink软件仿真分析了浮子在不同波高及加载条件下的运动位移和速度变化情况,并通过水工物理模型试验进行了对比验证。仿真与试验结果表明:链轮链条传动方案具有高效性及可行性,可为该类装置的设计优化提供参考依据。     

相对运动式波浪能捕获装置实验研究

设计并搭建相对运动式波浪能捕获实验装置,在浮子捕获功率理论模型的基础上,考虑到影响浮子对波浪能的捕获效率的因素如浮体的形状尺寸、吃水深度、浮子的附加质量等,进行小功率浮子模型的参数影响实验测试。同时,为提高浮子的抗浪性能,仿生设计3种柔性结构的浮子模型,并进行实验测试和分析。     

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。     

双体船式波浪能发电系统实验测试研究

提出双体船式波浪能发电试验平台,将船体和波浪浮子简化为大小2种浮子,建立双浮子波浪能捕获理论模型。针对波浪能间歇性强的特点,设计波浪能捕获-液压蓄能稳压-液压马达驱动发电机发电系统,并通过实验室拖动发电实验建立流量-压力-比例伺服阀开口度的关系曲线,实验结果证明通过实时调节比例伺服阀开口度实现发电功率的稳定是可行的。最后,将发电系统安装到试验平台,开展单个小浮子和2个小浮子波浪能捕获的海上测试。海试结果表明,该方法具有良好的稳定发电效果;浮子数量越多,波浪来能越大,发电功率越稳定。     

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。     

鹰式二号波浪能装置的频域动态响应计算与负载优化设计

以鹰式二号波浪能发电装置为研究对象,基于捕获宽度达到最优为准则,通过对波浪中运动的装置建立频域运动方程,计算装置运动模态响应、获得最优负载阻尼和主要结构点受力等设计要素,并根据万山岛海域波浪条件开展能量转换系统负载设计、提供结构强度设计支持数据等。研究结果表明:在不同波况下装置获得捕获宽度对应的最优阻尼也不同;鹰式二号波浪能装置对于周期约2 s小周期波浪也具有良好的响应,捕获宽度达50%以上,在主要设计波况3~6 s最高捕获宽度达到300%,在万山岛海域波浪能试验场波况最高捕获宽度达到200%。     

振荡浮子式波浪能转换装置模型试验

讨论了一种振荡浮子式简易波能转换装置,并在华南理工大学港航实验室进行了模型试验.实验验证了该波能转换装置能量采集系统的性能稳定,在入射波激励时垂荡运动效果较好,能量转换效率较高,且该装置结构简单、建造成本较低.     

固定式风电机组基础波浪能装置物理模型试验研究

近年来，随着传统化石燃料消耗日益增多和环境保护问题日渐严峻，海上可再生能源的发展越来越受到重视，海上风能和波浪能利用技术成为研究热点。该文提出一种基于固定式四脚导管架海上风力机基础的振荡浮子式波浪能装置，从能量守恒角度进行理论分析，开展几何比尺1∶8的物理模型试验，研究海上风能和波浪能耦合利用的可行性，分析波浪能装置对风电机组基础周边波浪场的影响并总结规律。研究发现：应针对特定海域的波高和周期条件挑选合适的浮子，且单个侧面浮子比单个正面浮子的能量吸收率更高、对波浪场的遮蔽作用更明显，为海上风浪耦合利用提供了理论依据和设计参数。     

日本研究新型海浪发电装置

日本山口大学副教授羽田野正在研究一种新型海浪发电装置,这种装置利用海浪的起伏运动带动发电机发电。 据此间新闻媒体报道,这种装置名叫“多浮体式波能转换装置”,特点是结构简单耐用,成本低廉。现有的海浪发电装置是利用海浪起伏产生的气流推动发电机发电的,而羽田野副教授正在研究开发的新装置则采用与水面相接触的浮于发电。浮于通过滑轮与重锤连接,波浪起伏时浮子也跟着作上下运动,带动滑轮转动。滑轮通过离合器和传动机构带动发电机做功,产生电能。 羽田野副教授说,无论来自任何方向的波浪都能够带动发电机发电,“波高１５…     

水平轴螺旋桨式海流能发电装置模型分析及试验研究

以5kW级水平轴螺旋桨式海流能发电装置为原型,通过计算流体力学理论及流固耦合仿真技术研究了叶片的动力学特征,并利用叶元理论及分段求解的方法计算叶轮的驱动力矩;其次建立发电机模型并就该离网型发电系统中电流控制对机组最大功率捕获的影响进行分析研究;最后利用Matlab/Simulink搭建水平轴螺旋桨式海流能发电系统整机模型并进行仿真,仿真结果与试验结果相对比论证了模型的合理性,并进一步表明通过电流控制可以提高低流速时的能量捕获效率.     

振荡浮子波浪发电装置物理模型试验研究

针对中国北方海域波高小、周期短的波浪资源条件,提出一种液压式振荡浮子波浪发电装置并进行蓄能优化,通过水工物理模型全过程试验研究蓄能式振荡浮子波浪发电装置的工作性能,探讨蓄能器初始充压、释放压力对系统输出电能的影响。研究表明:蓄能机构有利于波浪能捕获存储,有助于电能的平稳输出。装置平均输出功率随初始压力的增加先增加后趋于稳定,随释放压力的增加而增加。     

100 kW组合型振荡浮子式波浪发电装置能量转换系统研究

组合型振荡浮子式波浪发电装置由能量俘获系统与能量转换系统构成,其中能量转换系统直接决定整个装置的能量转换效率和发电功率。基于前期10 k W波浪发电装置的海试结果,对装置中的直驱型液压式能量转换系统进行结构优化,设计一种应用于100 k W波浪发电装置的蓄能型液压式能量转换系统,并研制"液压自调整控制系统",实现能量转换系统蓄能与放能过程的解耦控制。通过现场试验,验证优化后的能量转换系统在提高能量转换效率和维持过程平稳性上的有效性。基于该能量转换系统的能量输出特性,提出发电机带纯阻性负载时的"最大功率点跟踪"匹配负载计算方法,以及后续并网电力变换系统的拓扑结构设计,并通过Simulink仿真,验证方案的可靠性。     

直线发电机在流致振动潮流能发电装置中的应用研究

研制直线发电机,并与流致振动潮流能转换装置相结合,探索直线发电机在流致振动潮流能发电领域的应用可行性。通过理论分析推导出流致振动潮流能发电装置的有效发电功率,建立能量转换系统数学模型,在振子直径D为0.12 m、系统刚度k为600 N/m、流速v为0.50～0.75 m/s工况下计算该装置的振子振幅、频率及发电功率,并在相同工况下进行流致振动潮流能发电装置的水槽试验,试验结果与数值仿真结果的变化趋势基本吻合。     

点吸收式振荡浮子水动力学影响因素研究

基于势流理论建立浮体的水动力运动方程,并以该运动方程为基础对不同外形参数的浮子进行建模仿真,研究单个振荡浮子在频域下的水动力性能.主要利用水动力分析软件AQWA分析浮子底部形状、直径、吃水和重心位置变化对浮子RAO、波浪激励力、辐射阻尼系数、附加质量等水动力参数的影响,并与最近相关文献的结果进行对比.发现圆柱底浮子的性...     

规则波作用下旋转浮子式波浪能捕获装置水动力试验研究

提出一种旋转浮子式波浪能捕获装置,并进行一系列物理模型试验来研究其在规则波作用下的水动力行为特性。试验研究发现：1）浮子旋转角速度随螺距的增大而减小。2）入射波周期小于2.4 s时,平均角速度随入射波周期的增加呈增大趋势;入射波周期大于2.4 s时,随着入射波周期的增加,平均角速度增幅趋缓,个别工况呈轻微减小的趋势。3）波能捕获宽度比与入射波周期基本呈正相关关系。波能捕获宽度比随螺距的减小而增大;在螺距δ=0.02、入射波周期T=2.4s时,波能捕获宽度比达到最大。最后,利用量纲分析方法,推导旋转浮子的平均角速度方程,并利用试验数据对其进行验证。     

同轴双浮体波能装置最优获能研究

该文以同轴双浮体波能装置为研究对象,通过理论分析建立运动方程,求解线性能量摄取(PTO)作用下的最优阻尼系数及最大输出功率。同时探究了装置能量捕获的影响因素及控制策略,提出一种具有普遍意义的最优获能估算公式。研究结果表明:双浮体波能装置可通过调节PTO阻尼力使得获能最大化,且较单浮体装置具有更宽的能量俘获频率范围;不同PTO控制策略及水体粘性阻尼均对该类装置获能影响显著。     

直接驱动浮子式波浪能转换装置频域模拟研究

基于线性波理论,仅考虑浮体的垂荡运动,并假设能量输出系统是线性的,建立直接驱动的浮子式波浪能转换装置频域运动方程,获取该系统的频率响应函数,推导该系统能量俘获宽度在规则波和随机波浪条件下的表达式,研究浮体形状、频率响应函数、能量输出系统阻尼系数及海洋波浪条件对能量俘获宽度的影响。数值算例结果表明:系统固有频率与波谱谱峰频率越接近,频率响应函数的幅值越大,能量输出系统的阻尼系数越大,则系统的能量俘获宽度越大。     

漂浮式波浪发电机模型研究

介绍了一种把波浪的冲击力转换成电能的装置。横向运动的波浪冲击发电机的活塞,通过连杆和曲轴浆直线运动变为圆周运动,带动发条式储能装置存储能量。发条式能量存储器里的能量通过变速机带动发电机获得电能。这种发电机多台的组合就构成了波浪发电机。     

质量比对圆柱体流致振动能量捕获效率的影响

结合结构振动方程和非线性流体振子方程得到耦合模型并进一步得到能量捕获效率计算公式,根据Stappenbelt的实验设置对双自由度的圆柱体流致振动进行数值模拟,分析不同质量比在低阻尼比条件下的振动响应,发现随质量比增加,顺流向和横向的振幅均减小。对无量纲振幅比的分析表明,阻尼比大于0.1时,不同质量比下的顺流向振动比横向振动更小,可忽略。能量捕获效率分析结果指出低质量比条件具有较高的捕获效率,对比不同阻尼比条件发现,在阻尼比为0.05且质量比最低时出现最高的捕获效率38%。