电液伺服波浪发电模拟试验台的仿真研究

基于AMESim液压仿真软件,对伺服控制式的波浪发电模拟实验台进行仿真研究。结果表明:实验台主动油缸速度特性符合波浪运动规律,即在不同的波浪模拟信号下,通过PID控制可自动调节主油缸执行机构的动作响应,完成波浪的模拟运动。实验台可模拟波浪能转化成电能稳定输出的过程,为海上波浪发电装置液压系统的设计优化提供可靠保证。     

基于改进粒子群优化神经网络算法的波浪捕获功率预测

传统BP神经网络算法应用于波浪发电系统捕获功率预测,易陷入局部最优和泛化能力不足,为此提出一种改进的粒子群优化神经网络算法,动态调整学习因子并添加变异算子。采用间接预测策略,搭建从波浪数据到波浪捕获功率的直驱式波浪发电系统模型;应用改进算法预测分析波浪历史数据,输入搭建模型,进而获得波浪捕获功率预测值。比较分析不同预测步数和不同算法的仿真结果可知,改进算法能有效克服传统算法不足,提高预测精度。     

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。     

基于变分非线性调频模式分解的直驱式波浪发电系统控制

海浪的非平稳特性会影响直驱式波浪发电系统能量捕获，为此提出基于脊线检测与变分非线性调频模式分解的控制方案。采用短时傅里叶变换方法分析波浪激励力，结合脊线检测设定初始频率；应用变分非线性调频模式分解法分离波浪激励力，获得若干模式分量并提取其瞬时频率；通过计算各模式分量的能量含量确定主导分量，根据其瞬时频率动态调整动力输出装置阻尼，搭建直驱式波浪发电系统模型。仿真结果表明，所提方案能量吸收性能好、输出平均功率高，可有效改善直驱式波浪发电装置性能。     

基于双目视觉位移视频监控技术的漂浮式水上光伏电站浮筒位移监测的研究

漂浮式水上光伏电站是通过在水面建设浮筒平台,将光伏组件安装在浮筒上进行发电,此类电站不占用土地,且水体对光伏组件有冷却效应,可以抑制光伏组件表面温度的上升,从而使光伏电站可以获得更高的发电量。但漂浮式水上光伏电站的浮筒会随着水位、季风等外在环境因素的变化而发生位移,导致照射到光伏组件的太阳入射角发生改变,从而影响光伏组件的发电量,造成较大的经济损失;而且当浮筒发生位移时,锚固系统的钢缆所受到的牵引力也会发生变化,而长时间的位移变化将严重影响漂浮式水上光伏电站的使用寿命。详细阐述了通过双目视觉位移视频监控技术实现对漂浮式水上光伏电站浮筒的位移监测,当浮筒的位移超过警戒线时,报警信号会显示于人机界面,光伏电站运维人员可及时发现并进行处理。     

基于参考模型补偿的波浪发电功率优化控制

为提高不规则海况下直驱式波浪发电系统的功率捕获能力,利用流体仿真软件获取等效辐射阻尼力系数,建立波浪发电装置对应的非线性水动力模型,通过能量函数极值构造最优功率捕获下的反电磁力,基于磁场定向控制策略跟踪控制最优电磁力;针对实际模型失匹引起的状态误差和功率损失问题,设计自适应补偿控制律修正实际模型与理想模型间的偏差,补偿功率损耗。仿真结果表明：在同样波浪激励下,所提控制策略响应速度快,鲁棒性强,最高可提升系统约50%的输出功率并能补偿15%的功率损耗。     

不同风况下半潜漂浮式风力机动力学响应分析

针对现有漂浮式风力机在风浪作用下运动响应较大的问题，提出一种具有圆台形浮筒的新型半潜式平台。基于FAST耦合水动力、空气动力和系泊系统等物理场，同时结合水动力学软件AQWA计算的频域参数对不同风况下漂浮式风力机动力学响应进行分析，并在额定风况下与OC4-DeepCwind漂浮式风力机进行对比。分析结果表明：不同风速对漂浮式风力机的纵荡、纵摇及艏摇运动影响明显，对垂荡运动影响较小；与OC4漂浮式风力机相比，新型漂浮式风力机在各风况下纵摇、横摇响应得到明显降低，具有良好的稳定性。     

基于傅氏分析和改进灰狼算法的波浪发电系统最大功率点跟踪

为实现海洋波浪发电系统输出功率优化控制,提出傅氏分析法优化的改进灰狼算法。在保留灰狼优化算法最本质特征基础上,增加全新的精英狼搜索策略和狼群整体展开策略,优化包围圈形成策略、狼群搜索猎物方式和狼群结构,确保改进灰狼算法能避免因浮子水动力非线性陷入局部最优。引入傅氏分析法分解海洋入射波和电机运动部件响应,对浮子捕获频率范围内的每个波浪分量,使用改进灰狼算法求解对应的最佳电机控制参数,最大限度地捕获其携带的功率。仿真表明,输入不同模拟海洋入射波时,基于傅氏分析法和改进灰狼算法,可有效实现振荡浮子式波浪发电系统的最大功率点跟踪。     

新型浮筒式波浪能发电装置试验研究

设计研发一种新型浮筒式波浪能发电装置,并对其进行试验研究。采用1∶16的缩尺比制作模型,通过不同输水管径及不同波浪条件的模型试验分别研究输水管径、波浪高度、波浪周期这3个因素的变化对新型波浪能发电装置输水流量、上水量、一二级能量俘获效率的影响特征规律,为实际建设波浪能发电装置提供可靠的设计依据。试验结果表明:随着输水管径的增大,流量、上水量、能量俘获效率呈一致增大的趋势;随着波高的增大,流量、上水量均有所增加,但能量俘获效率反而减小,而波浪周期的变化对三者的影响幅度较为稳定。该模型试验中,所设计新型浮筒式波浪能发电装置的俘获效率最高可达37%,证明新型浮筒式波浪能发电装置是一种具有竞争力的方案。     

新型螺旋扰流片漂浮式风力机半潜平台动态响应研究

为改善半潜式平台漂浮式风力机动态响应,提出将扰流片螺旋布置于半潜式平台浮筒下部的结构设计方法,将附加螺旋扰流片的半潜平台漂浮式风力机与原平台进行对比,并研究扰流片布置螺距对平台性能的影响。结果表明：频域分析中扰流片能够显著降低平台所受横摇波浪激励力矩,对平台垂荡、横摇、纵摇辐射阻尼及附加质量均有一定提升,平台频域幅值响应算子(RAO)峰值明显降低;安装扰流片后,平台固有周期增加,抗共振性能更好;时域分析中,在垂荡、纵摇方向上扰流片布置螺距对平台运动响应影响较小,对横摇运动响应抑制明显,其中0.29D(D为半潜式平台浮筒半径)扰流片平台性能较佳。     

中心管底部形状对浮标波能转换性能影响的实验研究

为改善中心管振荡水柱式波力发电浮标的能量转换性能,对中心管底部设计了四4种模型并在造波水槽中进行实验研究。试验结果表明,直管型中心管俘获宽度比最小,实验测得最高为4.12%,底部有一定锥度的模型会提高俘获宽度比,目前实验最高为19.25%,并出现较高的双峰值,提高了通频带,峰值周期也随锥度的不同出现了移动。试验得到的较佳模型需要进一步优化和实验,为设计适应不同海况的发电浮标提供基础数据。     

海洋波浪能浮标发展现状及前景

海洋浮标是开展海上观测活动的有力工具。波浪能发电可在原位为浮标持续提供电力,大幅降低更换电池和维护成本。发展波浪能原位供电浮标对解决海上大功率观测仪器长周期运行意义重大。本文对浮标进行了分类,分析了波浪能供电浮标的应用现状,总结了波浪能供电浮标的发展趋势和应用前景。     

美国波浪能发电场建设对中国波浪能的启示

美国海域波浪资源丰富,在波浪能开发及利用方面开展了许多卓有成效的工作,值得借鉴和参考。通过分析美国地理环境特点、气候环境特点、波浪能资源分布特点,获得了美国波浪能资源概况;通过分析美国能源使用情况、波浪能资源开发现状及规划,掌握了美国波浪能的开发政策及方向;通过归纳波浪能发电场建设的关键因素、现状,阐述了建设波浪能发电场的意义。最后,总结了美国波浪能发电场的建设经验,得出了对中国建设波浪能发电场的几点启示。     

Wave energy potential along the northern coasts of the Gulf of Oman, Iran

This study aims to investigate wave power along the northern coasts of the Gulf of Oman. To simulate wave parameters the third generation spectral SWAN model was utilized, and the results were validated with buoy and ADCP data. First, annual energy was calculated in the study region with the hindcast data set covering 23 years (1985-2007). The areas with the highest wave resource were determined and the area proximity to the port of Chabahar is suggested as the best site for the installation of a wave farm. Second, the average monthly wave energy in this area was investigated. The most energetic waves are provided by the southeast Indian Ocean monsoon from June to August. Finally, the wave energy resource was characterized in terms of sea state parameters. It was found that the bulk of annual wave energy occurs for significant wave heights between 1 and 3 m and energy periods between 4 and 8 s in the direction of SSE.     

实海况条件下磁流体波浪发电机的优化设计

以点吸收式波浪发电装置为例,考虑浮体和阻尼板在垂荡方向上的运动响应特性及磁流体发电机的发电特性,利用遗传算法优化不同规则波况下磁流体发电机的结构参数,得到装置投放于南海某岛屿附近时不同平均有效波高下的发电效率.然后,根据该岛屿全年波况的频率分布规律,计算得到全年发电量,年发电量最大时磁流体发电机结构参数最优.与传统按主...     

Novel ocean energy permanent magnet linear generator buoy

This paper describes the research, design, construction and prototype testing process of a novel ocean energy direct drive permanent magnet linear generator buoy. The buoy employs the vertical component of the motion of ocean waves to power a linear generator. The generator consists of a permanent magnet field system (mounted on the central translator shaft) and an armature, in which the power is generated (mounted on the buoy). The translator shaft is anchored to the sea floor, and the buoy/floater moves armature coils relative to the permanent magnet translator to induce voltages. The electrical and mechanical structures of the buoy generator are provided, along with performance characteristics, including voltage, current and developed power.     

Application of fluid–structure interaction simulation of an ocean wave energy extraction device

A numerical technique that employs a computational fluid dynamics (CFD) code is used to perform coupled fluid–structure interaction simulation of a wave energy device in order to assess power output in a 3D numerical wave flume. The current method determines the motion of the buoy from the dynamic solution of the fluid flow problem and the dynamic buoy motion problem rather than prescribing the motion of the buoy. The power output of the device is calculated for different wave conditions. The technique was expanded for an array of two buoys to determine the interference between them.     

Design and analysis of a new wave energy converter based on a point absorber and a hydraulic system harvesting energy from waves near the shore in calm seas

The aim of this paper is to illustrate the design of a new wave energy converter, composed of a point absorber and a hydraulic system (power take off) and sized for recovering energy in calm seas from waves near the shore. The point absorber is consisting of a rectangular shaped buoy integrating a piston pump. The set buoy‐pump oscillates under the waves action and moves natural water in a closed circuit hydraulic system (power take off) composed of a piping connecting the piston pump itself, a pressurized reservoir, a hydraulic turbine and a discharge tank. The methodology adopted for designing the main constituents involves a 1D mathematical model, settled for understanding the motion of the buoy under the hypothesis of regular waves and fully developed sea, and a sizing procedure applied for the design of all the components of the hydraulic system. The project related to the Calabrian site of Cetraro (Mediterranean Sea—south Italy) led to designing a system with a 4 m large buoy, associated with a small 13 cm diameter micro Pelton turbine, so that more than 22 000 kWh could be recovered in a year.