新型海岸波浪发电装置的设计与分析

提出一种由发电机、蓄电装置、增速齿轮组、主轴、多组组件组成的利用波浪能发电的装置。多组组件安装在主轴上,每一组件包括弹簧外卡环、扭转弹簧、卷筒棘轮机构、浮子、绳子和定滑轮,当浮子随波浪上下浮动时,卷筒正反转,扭转弹簧提供卷筒反转的力,利用棘轮机构的单向运动特性、多组组件及增速齿轮组保证电机主轴连续单向高速旋转,达到发电目的。卷筒是该装置的主要受力部件,文中对其建立了有限元模型、进行了受力计算及边界条件的确定,应用simulation进行有限元分析,结果表明,对于给定的条件,卷筒刚度和强度均满足要求。     

一种新型摆式波浪发电装置的研制

针对海上浮标、领航灯等远海设施供电难的问题,设计了一种新的摆式波浪发电装置。为提高装置的可靠性和寿命,采用封装在箱体内与海水完全隔离的设计方案。创建了机械式能量转换装置以简化波浪能转换器并提高波浪能利用效率。详细叙述了摆式波浪能发电装置的设计方案,并建立了摆锤的数学模型以及结合线性波动中二维深水进行波理论计算,计算了装置的整机理论效率,同时对关键零件的疲劳寿命进行了分析和预测。实验结果表明,当箱体晃动周期为3 s、倾角为15°时,波浪发电机的平均输出功率为10 W左右,输出电压为14 V。研究证明,该波浪能发电装置的设计是可行的。     

半潜式波浪能养殖平台与系泊系统的耦合动力分析

以“澎湖号”半潜式波浪能养殖平台为研究对象,开展养殖平台及其系泊系统在浪、流联合作用下水动力性能的研究。基于三维势流理论,应用一阶泰勒展开边界元方法对其频域水动力进行计算,研究不同浪向下平台的运动响应和二阶波浪漂移力。采用间接时域分析方法和异步耦合方法实现平台和系泊系统的时域耦合动力求解,对不同浪流组合工况下平台的时域运动与锚链张力进行分析。研究表明,在南海常规海况中平台稳定性较好,立柱间水动力干扰尤为明显,顺浪时平台所受的二阶波浪漂移力最小。在与系泊系统的耦合作用下,平台的横摇与纵摇运动受入射波浪向的影响较大,入射波波高对顺浪下的平台横摇运动和横浪与斜浪下平台纵摇运动影响明显。     

波浪发电系统专用水轮机的优化设计

文章结合青岛某地的波浪发电系统,研发了一种新型的超低比转速混流式水轮机。通过对水轮机全流道进行三维定常不可压缩湍流流场的数值模拟,分析了不同导叶、不同出水边叶片转轮及不同尾水管锥度对水轮机性能的影响,在满足某地波浪发电系统设计的要求下,通过数值模拟的方式,设计出合适的波浪发电系统专用水轮机。模拟计算结果表明:在设计转速为180 r/min时,水轮机出力和效率均满足波浪发电系统的要求;在设计工况下,尾水管内涡与尾水管中心线接近同轴,确保了水轮机的运行稳定性;在全年波高的变化范围内,设计的波浪发电水轮机具有良好的水力特性和运行稳定性,适合波浪发电波动大的特点。     

铰接柱式波浪发电系统的研究

提出了一种新型波浪发电系统，其波能吸收装置是一个座底式铰接柱。用侧开口振荡水柱把波浪能转换为水力能，再由空气涡轮发电机组转换为电能。初步分析和试验结果表明，这种发电系统是可行的，其优点是结构简单，能耐受比较恶劣的环境、可靠性好，近期可为海上航行标志提供能源，远期可以为海岛和某些海岸工程服务。     

漂浮式波浪发电系统波浪能模拟及参数计算

基于线性叠加法模拟了不同风速下的波浪波形,提取了波浪力能,分析了浮筒的受力情况,进而在保证漂浮式波浪发电系统稳定运行的情况下计算了不同波浪浪高下的浮筒尺寸、质量与发电机功率之间的关系,并应用仿真软件进行了仿真研究,结果对漂浮式波浪发电系统的各参数设计具有重要的指导意义。     

液压蓄能波浪发电系统平稳输出电力技术研究

对于波浪发电系统而言,一个难以避免的难题就是如何把不稳定的波浪能转换成稳定输出的电能,提出了一套液压蓄能发电系统,该系统将液压传动和蓄能器蓄能巧妙地结合起来,实现电力的稳定输出.也通过实验对其稳定输出电力的能力进行了论证.     

波浪发电系统功率优化LQG滑模控制

直驱式波浪发电系统浮子位置和速度存在物理约束,基于线性二次高斯控制,提出约束反馈优化功率方案。通过流体力学工具得到辐射力数据,建立系统状态空间模型。采用标准卡尔曼滤波器获得系统全状态量信息,构建最小性能指标函数,计算状态反馈增益;考虑建模误差,设计滑模控制器,利用Lyapunov函数证明系统稳定性,补偿系统模型失配时的状态量偏移及功率损耗;离线计算反馈增益并调整滑模变结构控制参数,降低控制策略复杂性。仿真结果表明,所提控制策略动态性能好、鲁棒性强,能保证物理约束并提升系统输出功率。     

双自由度波浪发电系统的最大功率跟踪控制

文章提出了一种全封闭双自由度的振荡浮子波浪发电系统。在分析其动力学特性基础上,采用一种变负载的最大功率点跟踪(MPPT)方法,实现了系统在波浪变频率条件下的最大发电控制;通过爬山法寻找到最优负载阻值,得到参考电流;通过控制开关管的导通与关断进行电流控制,使电机电流跟随给定电流值、电机输出平均功率达到最大值,实现系统的最大功率跟踪。仿真结果表明,该方法能够跟随波浪频率变化自适应调节等效负载,实现电机的最大功率输出。     

基于混沌飞蛾捕焰算法的波浪发电系统最大功率跟踪

针对水动力参数非线性导致直驱式波浪发电系统控制效果不佳问题,文章采用混沌飞蛾捕焰优化控制算法解决。该算法初期引入具有非周期性和遍历性的混沌算子,采用多精英组合的直线捕焰模式寻优;后期结合火焰自适应机制,采用螺旋捕焰方式,求解最优电磁力,控制直线发电装置,提高捕获效率。通过ANSYS软件进行浮子的水动力数值计算,结合改进算法寻求系统最优负载。仿真结果表明,在波浪周期变化时,混沌飞蛾捕焰算法能有效提高全局搜索能力和求解精度,增加系统输出功率。     

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...     

海洋波浪能发电研究进展

海洋波浪能是一种清洁、无污染的可再生能源。首先根据波浪能发电装置的拾能原理和转换原理,按一次转换、中间转换及二次转换进行了分类,并对国内外已有波浪能发电装置的发展和特点进行了分析,总结了主要波浪能发电装置的优缺点,指出了波浪能发电的关键问题和发展趋势。     

筏式波浪能转换和摩擦纳米发电机能量输出耦合系统的模拟研究

发展海洋能源转化技术是优化能源结构、拓展“蓝色经济”空间的战略要求。为此,设计了一种基于筏式波浪能转换和点头鸭型摩擦纳米发电机能量输出的耦合系统,并对影响系统中筏体装置部分捕能特性的压载吃水、筏体尺寸参数以及影响系统输出电势分布的尼龙球径、滚动距离参数进行了仿真分析。结果表明：增大筏体装置的吃水(增加压载)和优化筏体装置的尺寸都可以降低装置的固有频率,使其与波浪频率达到共振,从而可以提高装置捕获波浪能的能力;摩擦纳米发电机两电极之间的电势差随着尼龙球球径的增大呈现出先增大后减小的趋势,在球径为30 mm时电势差达到最大值,该电势差还随着尼龙球滚动距离的增大而增大,并在外部负载电阻为770 M?时实现了瞬时最大功率密度3.7W/m³。由此可见,当在筏式波浪能转换装置中布置多个摩擦纳米发电机阵列时,完全可以将海洋中原本无法利用的大量低频波浪能转化为电能,从而满足深海传感器网络供电需求,这大大扩展了波浪能的发电潜力,使得蓝色能源在未来有望得到更有效地开发。     

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.     

波浪能发电技术应用发展现状及方向

海洋波浪能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。波浪能发电技术日趋成熟,形式也多种多样,从波浪能发电技术分类着手,对国内外波浪能发电技术应用现状进行了综述和评价,分析了波浪能发电技术应用的发展方向,最后指出海洋能利用的意义和前景。     

空调水系统变流量节能控制及实验研究

本文研究了阀位控制，设计了可实现变流量控制的实验平台。通过对阀位控制实验数据及其他控制理论结果的对比分析，认为该控制法具有节能性强的特点，易于推广。     

波浪能风能的联合发电装置

简要介绍了波浪的生成及特性。对波浪能和风能的综合利用进行了研究,并研制成发电系统。     

海上漂浮式风力机Spar平台系泊型式及动态响应研究

平台的稳定性是海上漂浮式风力机安全运行的基本保障。研究两种新型系泊型式对海上漂浮式风力机Spar平台动态响应的影响及系泊的安全性。建立基于OC3-Hywind Spar Buoy平台的NREL(美国国家可再生能源实验室)5 MW漂浮式风力机整机模型,综合考虑叶片空气动力载荷、平台的波浪载荷及平台与系泊系统的耦合。首先,验证水动力学模型的可靠性,然后分析平台在不同风浪下的时域动态响应,并评估其生存能力。结果表明:两种新型系泊型式均能大幅减小纵荡响应,对纵摇响应影响很小;型式Ⅰ对纵荡响应的抑制小于型式Ⅱ,且二者对纵荡的抑制作用随系泊间夹角的增加而减小;型式Ⅲ-30°系泊在完整状态下的安全系数大于1.67,破损状态下大于1.33,均满足设计要求。     

不等波长行波运动的能量吸收特性研究

为改善做行波运动的行波板的能量吸收特性,基于计算流体力学方法,分析了波长系数(-0.1～0.3)和无量纲振幅(0.1～0.2)对做不等波长行波运动行波板能量吸收特性的影响。结果表明：相比于做等波长行波运动,做不等波长行波运动行波板的能量吸收效果更好;在较小的无量纲振幅下,沿流向线性增大波长,可以提高能量吸收效率;随着波长系数增大,能量吸收效率先升高再降低,存在最佳波长系数使得能量吸收效率最高达到69%;在较大的无量纲振幅下,随着波长系数的增大,能量吸收效率先降低再升高。