基于波浪能的海洋浮标发电系统

波浪能是一种新型的清洁能源,近几年提出多种对波浪能进行开发的方案,但大多都是在波浪和发电机之间加入转化装置,这样效率低,成本高。为简化波能转化装置,提高波浪能的利用率,降低波能转化装置的成本,设计一套基于波浪能的海洋浮标发电系统,可以直接将波浪能转化为电能。详细叙述海洋浮标发电系统方案设计;并对海洋浮标进行运动建模和参数推导分析;基于Matlab对发电机在不同海况下进行仿真,得到空载电压波形,根据波形理论分析出影响发电机性能的主要因素为波高和频率。理论分析及仿真结果可以指导导磁结构的圆筒型直线发电机的理论研究,并为基于波浪能的海洋浮标发电系统的工程应用提供依据。     

振荡扑翼波浪能采集机构设计与研究

为了改善波浪能采集装置的能量输出和转换效率问题,借鉴鸟类翅膀运动形式,设计一种基于振荡浮式的扑翼式波浪能采集机构.通过机构优化方法,以提高转换效率为目标,以所处海况中存在的约束条件,对采集机构中的关键参数进行了设计.根据海浪与振荡系统作用理论,建立出波浪与机构之间耦合运动方程和能量采集转换数学模型.通过水动力学仿真软件AQWA,以3种典型波况作为输入,分析了采集机构在波浪作用下的运动响应和能量转换性能;验证了所优化设计采集机构的可行性,并发现此机构更加适合在中高级海况下进行波浪能的采集转换.     

气体耦合式宽带/低频压电振动俘能器

为实现低频/宽频带/高强度振动能量回收及基于能量回收的主动振动控制,提出了一种气体耦合式振动俘能器。介绍了俘能器的系统构成原理,对其能量回收特性进行了理论与试验研究。理论分析结果表明,俘能器的发电能力及特性是由环境振动强度、气缸/压电振子的结构与性能参数、系统质量/背压等多种要素共同决定的;其它条件确定时,存在使电压最大的最佳频率以及使俘能器工作与否的最低临界频率;增加背压/质量可不同程度地提高俘能器的输出电压和有效带宽、降低临界频率,但对最佳频率无明显影响。采用Ф60×0.9mm3双晶压电振子及Ф16×100mm3气缸制作了样机,测试了不同背压及质量时俘能器的电压-频率特性。结果表明,俘能器最佳/临界频率、最大输出电压及有效带宽等与背压/质量关系均与理论分析结果相吻合。不同条件下所测得的最佳频率均为55Hz左右;背压0.4 MPa、质量10kg时所获得临界频率/最大输出电压/对应25V输出电压有效带宽为9Hz/88V/72Hz,分别为质量2.5kg时的0.36倍、2倍和2.2倍。     

点吸收式振荡浮子海洋波浪发电船

提出了利用海洋波浪发电的点吸收式振荡浮子波浪发电船.首先,阐述了发电船的基本结构和发电原理;然后,结合线性波浪理论与海洋波浪能转换知识,建立了发电船在海洋波浪作用下运动及受力的数学模型;最后,给出了起伏运动时受力、速度、发电功率的表达式.以某渔政船作为波浪发电船的参数样本,得到了在波高0.8m、周期6s情况下,发电功率随时间的变化规律.结果表明:在一定范围内,波浪波高越大或波浪周期越小,发电船发电功率越大.     

潜水式尾流激振压电俘能器的输出性能研究

为解决水下传感器的自供能问题,提出一种潜水式尾流激振压电俘能器。通过推导的俘能器流-固-电耦合场数学模型,结合有限元仿真模型,获得俘能器的流激力。仿真与试验数据具有良好的一致性,验证数学模型和仿真的正确性。对于振动柱直径为15 mm的俘能器,增加固定柱直径可有效提高其输出性能。当两柱中心距为20 mm时,PEH_05_15俘能器输出最大电压为23.36 V,是PEH_00_15俘能器最大输出电压的1.51倍。PEH_05_20俘能器在中心距为15 mm时输出最大电压为41.85 V,同比无固定柱俘能器的输出电压提升了1.21倍。     

四浮子振荡扑翼波浪能发电装置设计与研究

为了实现波浪能的高效采集与稳定的电能输出，提出一种浮子半径为2.5 m的四浮子振荡扑翼波浪能发电装置的设计方案。基于多腔油缸液压转换系统，创成一种多腔油缸液压转换与合并系统，确定了系统的组成及工作原理，以及采集机构、液压转换与合并系统各元件参数。运用AQWA仿真扑翼角位移响应，AMESim搭建采集机构、多腔油缸液压转换与合并和电能变换与储能系统仿真模型，搭建仿振荡扑翼波浪能发电装置试验平台，模拟规则波浪进行试验与仿真研究。研究结果表明：在三、四级波浪作用下，四浮子振荡扑翼波浪能发电系统能够稳定工作，其蓄电池组平均输入功率分别为46.5 kW与56.5 kW,总容量为300 Ah的蓄电池组分别需要1.42 h与1.17 h充满；试验验证了四浮子振荡扑翼波浪能发电装置发电原理的合理性和可行性，研究成果为阵列式波浪能发电装置的开发与研究奠定了理论基础。     

振荡扑翼波浪能发电装置系统建模与仿真

为了实现波浪能的采集与高效转换,提出一种振荡扑翼波浪能发电装置,通过采集机构、液压转换系统和电能变换及储能系统将随机波浪能转换为稳定的电能。基于扑翼与波浪耦合受力分析,设计波浪能采集机构方案;为了能量高效转换和保证液压系统稳定性,创成一种含多腔液压缸的液压转换系统;根据储能单元的额定电能需求,进行电能变换及储能系统方案设计与元件参数计算;基于多能域键合图理论和AMESim仿真软件,建立包括机-液-电的整体虚拟样机仿真模型;搭建仿振荡扑翼波浪能发电装置试验平台,模拟规则波浪进行试验,验证系统的有效性。研究结果表明,在三级海况和四级海况下振荡扑翼波浪能发电装置发电效率分别可以达到61.5%和66.2%,能够有效采集波浪能,实现电能的稳定输出并储存到蓄电池中。试验结果证明了振荡扑翼波浪能发电装置工作原理和参数设计的合理性。研究结果为波浪能发电装置的设计与开发提供了理论基础与参考。     

浅谈波浪能发电过程中存在的问题

波浪能发电技术自20世纪问世以来便广受关注,其中关于波浪能发电装置的设计方案层出不穷,但是实际投入应用并能实现高效率发电的装置并不多见。针对当前波浪能转化成电能的过程中几个关键的步骤,结合波浪运动的原理,概述了常见的典型的波浪能发电装置在发电过程中存在的问题,总结了目前的波浪能发电装置不能大规模投入实际应用的原因。根据波浪运动的力学原理计算了波浪运动过程中携带的原始能量,原始能量需经过导能装置进行初次转化,再由导能装置传给发电机进行第二次转化并最终以电能的形式被收集。最后,根据上述过程中存在的问题给出了相应的建议。     

从人体行走中收集能量的鞋上压电俘能器

设计了一种安装在鞋上的压电俘能器(PEH),用于收集人体行走时产生的能量。该俘能器由4根压电悬臂梁和1个弹簧-质量系统组成。弹簧-质量系统能够感知沿径骨轴的加速度激励,并通过磁耦合驱动压电梁振动从而发电。文中通过拟合实验数据获得加速度信号表达式;然后,建立仿真模型,对俘能器的发电性能进行了仿真分析。最后,加工了实验样机,并实验测试了俘能器的发电性能。结果表明,当受到沿胫骨方向的激励时,压电梁在一个步态周期内可被弹簧-质量系统激励多次从而产生多个峰值电压;受到沿胫骨和脚面两个方向激励时,压电梁的发电性能比只受到单一方向激励时好。当步行速度为2~8km/h时,每根压电梁的峰值电压可达到10V。该俘能器能够从人体行走的超低频运动中收集能量,并能够同时收集两个方向的加速度能量,提高了压电梁的发电性能。     

惯性式波浪能供电浮标的液压能量转换系统设计研究

浮标是海洋探测的重要工具,就地取能利用波浪能为浮标供电可以满足其对高电能供给的需求。针对惯性式波浪能供电浮标,研究其液压能量转换系统的设计方法。利用CUMMINS时域方程建立描述由浮标和内部惯性体组成的双体系统的非线性间断动力学模型,得到影响波浪能量捕获过程的主要因素如下：蓄能器的压强体积比Ka和综合液压马达排量、发电机负载电阻与特征系数的影响系数Kr。在液压蓄能器容积为无限大的假设前提下,得到悬挂弹簧的最优弹性系数。对液压系统参数的研究表明,Ka不影响捕获的波浪能功率以及蓄能器平均压强但影响蓄能器压强的波动幅度;捕获的波浪能功率为Kr的单峰函数,而峰值处对应着Kr的最优值;使蓄能器压强标准差系数达到规定阈值的最大Ka值即为Ka的最优值。     

能源监测——让您的能源消耗更加透明

能源管理已经成为当今企业生产经营中最重要的话题之一。但是对于什么是流程行业中的能源,如何对提供的能源进行监控,进而对采集的能源数据进行分析,然后制定出各级管理部门所需的报表,从而对企业在能源消耗以及管理上提出改进计划,做了系统的阐述。并且指出能源监控是最基本也是最重要的一个环节,以及如何搭建一个全自动的能源监控架构。     

动臂势能再生混合储能系统的设计与分析研究

液压蓄能器储能一直是液压系统唯一的储能方法,被广泛应用于混合动力液压挖掘机中,具有功率密度高、响应快、工作稳定、性价比高等优点。但是与电储能方式相比,液压蓄能器的能量密度低、吸放能压力波动大,限制其在混合动力液压挖掘机上的应用。提出了一种混合储能系统(HES),一部分能量按传统液压蓄能器储能方式,以保证功率密度;其他能量转换为电储能方式,以保证能量密度。基于一台1.7 t的微型液压挖掘机,建立了该混合储能系统的全尺寸仿真模型,实现了液压挖掘机动臂能量再生。研究结果表明,该混合储能系统能够有效回收动臂势能,且能量密度较高,吸放能压力波动小。     

全方向振动能收集转电能装置设计

传感器等微小设备使用功率越来小,人类行走,车辆运行,机械运转,海水波涛起伏等等现象都存在振动,使得振动能量转换为电能可以作为微小设备传感器的能量源,是当前振动能利用的研究热点之一,针对无线监测中电池寿命限制整个系统使用寿命问题,研究一种振动能量供电系统,将振动能量转为电能,利用质量球作为全方向收集振动能的动力源,联接机械系统以自行收集微小振动能,在达到定值时自动释放能量,转换成电能,并以高于汲取的功率释放,使得由机械能转换的电能电压可以直接为电子设备使用。对不便更换电池的监测系统中电能的补充,延长监测系统中电池使用寿命具有重要意义。     

能源审计——监控驱动装置数据以求解决之道

由于在美国使用的能源三分之一以上由工业消耗。制造厂商不断寻找降低能源成本但不影响生产的新方法。根据美国能源部,实施工厂范围的能源审计建议可以将工厂每年的能源成本降低10％至15％。     

太阳能综合风能取暖设施的探索

为了减少一次性能源的使用量、推广洁净可再生能源的使用、保护环境,文章设计了一套太阳能风能取暖设施．是可持续科学发展现的召示和应用。     

太阳能电子节能灯的研制

本文介绍一种利用太阳能供电的电子节能灯.该太阳能电子节能灯主要由太阳电池组合方阵、蓄电池组、充电控制装置、放电保护装置、逆变器、灯管等组成.本文较详细地介绍了该节能灯各组成部分的工作原理和元器件选择的具体要求.     

电梯节能与再生能量的利用

回顾了电梯中节能技术的发展状况,特别是直接驱动技术为电梯驱动充分利用再生能量打下了基础.从再生能量回馈电网与再生能量存储利用两方面阐述了再生能量利用技术及其特点,并对其经济性和未来如何普及进行了展望.     

能源与汽车节能展望

简要论述了世界能源的开发利用概况以及汽车节能法规与技术动向。     

节电滤波器效果测试及节能原理

本文介绍了节电滤波器试验结果及节能原理。