水电与新能源机遇与挑战:波浪能发电技术研究进展

针对当前波浪能发电技术存在的问题,武汉大学经过多年的研究,提出了具有完全自主知识产权的浮力摆式主动共振波能转换装置。该装置利用完全浸没于水下的浮力摆在波浪激励下绕水平轴摆动进而带动发电机发电,并通过调整浮力摆内部配重的上下位置改变其静水回复力矩和转动惯量,同时调节等效刚度和等效惯量以改变自振频率,实现浮力摆与波浪的共振。研究和试验结果表明,该装置已具备实现宽频带全海况共振取能和高效发电的客观条件,且其生存可靠性高、结构简单、自身动力需求小等特点。     

2 kW波力发电液压动力输出系统设计和仿真分析

动力输出（PTO）系统是波浪能转换装置（WEC）的重要组成部分。提出一种新型波力发电液压PTO系统,该系统在典型液压PTO系统的基础上增设了调速阀和溢流阀,用于调节工作流量和输出功率。由此设计了2 kW波力发电液压PTO系统,并在AMESim中仿真分析系统可行性。结果表明：设计波况下,该PTO系统能够连续、稳定地输出2 kW电功率,蓄能器稳压稳流作用明显,补油箱能及时补油并保持油压流量稳定,单向阀可实现“整流”;大波况下,通过调速阀节流,溢流阀排泄多余流量,该PTO系统能够维持2 kW功率输出。仿真表明,该波力发电液压PTO系统可行。     

漂浮摆式波浪能发电装置的频时域仿真分析

文章研究了3种不同外形(圆、椭圆和椭圆-圆)波浪能发电装置的纵摇运动,通过ANSYS AQWA对3种外形装置进行了频域仿真,对比了3种外形装置的辐射阻尼、附加质量和波浪激励力等水动力系数;再将频域分析中得到的水动力系数导入WEC-SIM,进行了时域仿真,对比了3种外形装置的摆角和瞬时功率。研究结果表明,尽管椭圆形装置的辐射阻尼、附加质量和波浪激励力矩等水动力系数最大,但椭圆-圆形装置的摆角和瞬时功率最大,说明了不对称结构更有利于波浪能量的吸收和转化。