广东南部海域海洋资源测试分析

海洋能资源的调查与评估是建设波浪能测试场的前期重要工作。通过对广东省南部大万山波浪能测试场海洋资源进行测试,统计了测试期间潮差、风、波浪、流各种海洋能资源的数据,分析了大万山海域的海洋能资源分布状况。结果表明:大万山海域平均潮差为0.927 m;风速平均值为4.23 m/s,平均风能密度为23.28W/m~2;波高为0.3~1.8 m,周期为2.7~8 s,能流密度均值为2.2 kW/m;流速最大值为0.44 m/s,能流密度均值为24.11 W/m~2。大万山波浪能测试场的海洋能资源调查结果,为进行示范场区域的规划设计,对进场实海况测试的波浪能装置设计、投放、运行、管理,提供参考依据。     

波浪能发电装置现场测试与评价分析

研究国际电工委员会发布的波浪能发电装置功率特性现场测试规程中的测试方法,借鉴中国国内风力发电机组电能质量现场测试方法,根据波浪能发电装置的研发阶段,确定中国对波浪能发电装置的现场测试指标主要有功率特性矩阵、转换效率、电压偏差、频率偏差等指标,并提出针对这些指标的现场测试方法。应用提出的波浪能发电装置功率特性和电能质量特性现场测试方法,针对中国自主研发的"万山号"波浪能发电装置及布放海域,制定现场测试与评价方案,搭建现场测试平台,开展现场测试工作。通过对现场测试数据处理与分析,对"万山号"波浪能发电装置在其测试海域及其测试期间的功率特性和电能质量特性指标进行分析与评价。     

山东褚岛北部海域波浪能资源分析

山东省褚岛北部海域是中国建设中的波浪能和潮流能试验场场址所在,该文利用MIKE21 SW波浪模型结合实际观测对该海域的波浪场进行模拟计算,分析该海域的波浪特征和波浪能资源分布,评估试验场海域波浪能发电装置可进行试验测试的有效时间。研究发现:褚岛北部海域的波浪场空间分布较规律,波高等值线基本平行,向外海逐渐增强,年平均有效波高0.6~0.8 m,年平均波浪能密度2.0~3.0 kW/m,且季节差异显著。冬季波浪能资源丰富,波浪能密度可达6.0 kW/m,夏季则较弱。试验场海域波浪能可利用的有效时间全年约3494 h,主要集中在冬半年。     

南海海域波浪能资源模拟评估

为了大范围评估波浪能资源,文章通过WAVEWATCH-Ⅲ模式结合高精度的CCMP风场资料对南海海域四季的波浪能资源进行定量计算和定性分析,分析结果表明:南海海域的波浪能分布表现出明显的空间和季节分布特性,大值区主要集中在中北部海域、东沙群岛和台湾岛邻近海域,而低值区主要分布在北部湾、曾母暗沙以及泰国湾周边海域;在冬季,南海海域的波浪能流密度及其稳定性方面均比其他季节有明显优势,且冬季的平均波浪能有效储量的总体水平表现为全年最高;南海北部、台湾岛东南部海域以及东沙群岛附近海域的波浪能资源丰富,是资源优势区域,适宜波浪能开发。     

山东半岛周边近岸海域波浪能开发潜力研究

利用近20年的ERA-Interim再分析海浪场数据,对山东半岛周边近岸海域波浪能开发潜力进行评估,重点研究优势区域重点单站和波浪能装置有关的指标。结果表明:山东半岛周边近岸海域波浪能资源开发潜力较高的优势区域位于威海东北部近岸海域、荣成东部和东南部近岸海域。优势区域重点单站波浪能的集中度较好,各季节主波功率密度的方向集中在北向上;对总能量有突出贡献的波高和波周期范围大致相同,为H_s:0～3.5 m,T_e:0～8 s。Wave Star是目前最适合于重点单站波浪能开发的装置,但其能量利用率仅约为6.2%,并非最理想的选择,还需研发效率更高的波浪能装置。     

基于WW3模式的台湾岛周边海域的波浪能资源模拟研究

以高精度的CCMP海面风场和ETOPO5地形数据为输入,以第三代海浪模式WAVEWATCH-Ⅲ为工具模拟研究台湾岛周边海域10年内的波浪能资源,并计算分析台湾岛周边海域的波高参数和波浪能流密度,以探测其波浪能资源含量。研究结果表明:台湾岛周边90%海域2008-2017年的平均波浪能流密度超过了3 kW/m,最高可达18 kW/m,且冬季的平均波浪能流密度最大,夏季最小;台湾岛周边海域5个位置的模拟有效波高和实测波高的偏差绝对值为0.067～0.457 m,相关系数为0.684～0.826,因此,可用模拟的有效波高进行波高的预测分析;大波高持续的周期较长,小波高持续的周期较短;台湾岛周边海域的波浪能资源稳定性高,为波浪能资源优势区域。     

基于海浪再分析数据的波浪能资源分析

基于同化了30 a卫星高度计有效波高的全球高分辨率海浪再分析数据,该文详细分析波浪能分布特征,针对海浪的可开发性,提出一种新的波浪能资源选址评估方法,并利用该评估方法对全球和中国近海的波浪能进行区划。主要结论有：波浪能最为丰富处位于西风带海域,约占全球总波浪能的67%;其中,印度洋西风带尤甚,平均能流密度达90 kW/m,西风带近岸海域波浪能可利用程度较高;中国周边海域波浪能资源相对匮乏,但台湾岛东南部、琉球群岛以及东沙群岛附近波浪能资源较为丰富,可利用程度较高,平均能流密度最高约为11 kW/m,该研究可为波浪能发展规划与开发利用提供参考。     

广东某海上风电场波浪能资源分析

海上风电场场址海域风资源丰富,因此也伴随着丰富的波浪能资源。以广东省某海上风电场为例,采用第三代海浪数值模式WAVEWATCH-III模拟该海域近十五年波浪场资料。综合考虑本海域的波浪能密度、波浪能级频率、波浪能资源稳定性等方面对波浪能资源进行分析。为波浪能资源的开发与利用提供依据。     

波浪能发电装置现场测试中波浪参数比测分析

在波浪能发电装置现场测试工作中,波浪参数的测量是评估波浪能发电装置性能的重要依据之一。在分析和比较波浪骑士与浪龙的波浪测量方式基础上,开展对这2种设备在大万山海域现场的对比测试工作。应用标准差、皮尔逊相关系数等数学方法,对测试数据进行处理与分析,并绘制有效波高玫瑰图,分析这2种设备对波浪参数的测量差异性。结果表明,波浪骑士与浪龙对有效波高和波周期参数的测量差异性较小,对波向的测量差异性较为显著。研究成果为波浪能发电装置现场测试工作中波浪参数的测量提供了参考依据。     

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。     

南海岛礁海域波浪能资源分析及总量评估

基于波浪能的能通量原理,建立代表区段长度的概念,提出针对于海岛海域的波浪能资源蕴藏量评估方法及具体公式。通过第3代波浪谱模型SWAN对南海海域近10年的波浪场进行数值模拟,并利用实测波浪资料进行验证。在此基础上重点刻画该海域波高、周期、能流密度等波浪能资源时空分布特征,利用新方法对南海岛礁海域波浪能资源蕴藏量进行估算。结果表明,以离岸50 km等值线为波浪能量输入线时,南海群岛波浪能理论蕴藏量约为18300 MW。其中,西沙群岛海域约为2600 MW,东沙群岛海域为2120 MW,中沙群岛海域约为6720 MW,南沙群岛海域约为6860 MW。     

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...     

近10年南海波候特征分析及波浪能研究

基于第三代海浪数值模式WAVEWATCH-Ⅲ,以QuikSCAT/NCEP混合风场为驱动场,得到南海1999年8月～2009年7月的海浪场,分析了近10年南海的波候及波浪能特征,为波浪发电的选址提供参考。研究发现:南海的海浪场、海表风场受季风影响显著,海浪场与海表风场具有较好的对应关系,尤其体现在南海南部海域;南海的海表风场、海浪场与nino3指数存在显著的负相关;南海极值风速、极值波高的大值区分布于南海北部海域;南海蕴藏着较丰富的波浪能资源,年均值能流密度在4～20kW/m,大部分海域2kW/m以上能流密度出现频率在70%以上,且大部分海域能流密度的变异系数在0.4以内,稳定性较好,利于波浪能的开发与利用。     

基于ERA-Interim再分析数据的南海波浪能资源评估

利用欧洲中期天气预报中心近37 a（1979年1月—2015年12月）ERA-interim高分辨率（0.125°×0.125°）波浪再分析数据,计算南海海域的波浪能流密度、有效波高、平均周期、有效波时等波浪能参数,分析南海海域的波浪能资源时空分布特征。研究表明：1）南海波浪能资源呈现明显的季节分布特征,冬季资源最丰富,秋季次之,夏季最贫乏;2）波浪能资源丰富区位于吕宋海峡—中南半岛东南海域一线,呈东北—西南走向,大值区为吕宋海峡附近海域,波浪能流密度高达16 kW/m;3）综合考虑能流密度、有效波时间、与大陆最近港口距离和岛礁面积,建议A（112.33°E,16.81°N）岛屿作为开发利用的首选。     

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%。     

渤海、黄海、东海波浪能资源评估

采用WRF模式生成的风场驱动第三代海浪数值模式MASNUM-WAM、WAVEWATCH-III(WW3)和SWAN,得到渤海、黄海和东海2003年1月~2012年12月高分辨率波浪场,将模拟结果与28个波浪浮标和11个"浪龙"(AWAC)调查资料进行对比分析,发现两者具有良好的相关性。分析该海域波浪能资源的时空分布规律,估算波浪能资源:渤海、黄海和东海离岸20 km连线上,波浪能资源储量分别为64.19×10~4、211.67×10~4和770.90×10~4k W。研究表明舟山群岛以南海域蕴藏着丰富的、适宜开发的波浪能资源。     

基于ICOADS海浪资料的全球海域波浪能研究

利用ICOADS海浪资料对全球海域波浪能的分布特征进行评估,主要分析了波浪能的四季分布特征和涌浪指标,同时还发现全球海域存在6大涌浪池,为波浪能利用及波浪发电的选址提供参考。     

基于ERA-Interim高分辨率数据的中国东海南海波浪能评估

利用近20年ERA-Interim再分析资料提供的海浪场数据研究东海、南海近海和近岸(4个波能富集区)波浪能资源的分布状况。研究表明:波功率密度大值区位于南海中北部、吕宋海峡、琉球群岛附近、台湾和菲律宾东部海域,Pw约为14~18 k W/m,波能资源秋冬季大,春夏季小;波能丰富且稳定的区域位于东海、南海北部近岸海域、台湾东部海域;南海年总波能量高于东海,越接近外海,年总波能量越大。近岸波能富集区波功率指向性好,波功率方向集中,有利于获得最大吸能效率;极值波功率最大可达330 k W/m,对总波能密度有突出贡献的波况大致相同,Hs为0.5~4.0 m,Te为4~9 s,该波况范围的能量约占总能量的90.0%以上。所得结果可为波能电站的选址及波能装置的设计提供参考。     

舟山群岛海域波浪能资源评估

舟山群岛海域岛屿众多,东临东海,波能利用具有一定应用前景,本文采用WAVEWATCH III和SWAN耦合波浪数值模式,嵌套计算了舟山群岛海域2008年的波浪逐时过程,着重统计了-30 m等深线上波浪能储量及其分布特征,研究成果对波能开发具有一定参考价值。     

计及恶劣天气约束的海上风能波浪能资源分布研究

基于ERA5和全球海洋波浪再分析资料,统计分析2005—2019年间110°E~130°E、15°N~35°N海域的恶劣天气事件时空分布特征,在剔除恶劣天气时段下,对风能密度、波浪能密度、风能变异系数和波浪能变异系数进行分析。结果表明：2005—2019年间恶劣天气事件整体呈递增趋势,季节性差异大;总体上深远海海域恶劣天气出现时段比近海多,南海北部恶劣天气事件出现时段最多;在剔除恶劣天气时段后,东海深远海存在风能丰富且波浪能较密集的海域,台湾海峡以南近海风能丰富且稳定,但波浪能不密集且不稳定,南海北部近海海域波浪能比深远海更密集且更稳定,这与不剔除恶劣天气时段情况下波浪能分布特征存在较大差异。