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.     

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。     

波浪能发电装置中液压自治控制系统实海况试验

介绍一种具有自治功能的液压控制系统,并在鹰式装置"万山号"实海况运行过程中对其工作状况进行对比性试验,记录其对发电参数的影响。结果显示:带有自治控制模块的发电机组蓄能集中发电,输出电压、电流稳定,转换效率保持在80%以上,证明带有蓄能环节的液压自治控制发电系统具有较好的高效性、稳定性,同时可验证利用液压自治控制实现波能装置随来波功率大小自适应分级发电的可行性。     

振荡型波浪能转换装置中两种优化方法研究

该文基于线性波理论,从载体在波浪中的运动方程出发,以两种不同的优化角度推导了波能装置输出能量最大时的表现形式,最后以圆柱体作为波浪能转换的载体分析了两者方法的差异。数值计算表明在同一水深下,波能装置浮体的水线面决定了波能装置最优转换效率的趋势,而吃水深度决定了波能装置可达到的最大转换效率;对波能装置参数优化后运动在共振点的波能装置其转换效率并不是最大,而优化后的最大转换效率并不发生在共振点上。     

波浪能装置抗台风恒张力系泊系统的数值模拟

为了在恶劣海况下保持系泊系统的恒定张力,本文提出一种适用浮式波浪能装置的恒张力系泊系统。通过浮体运动距离释放动能,建立有效的系泊收放方案,保证瞬时最大系泊力永不超过系泊线破断力。采用中国南海风浪流环境条件,部署水深28 m,基于时域势流理论研究了260 kW鹰式波浪能装置与恒张力系泊系统的耦合动力响应,分析了锚链尺寸、布局以及安装成本的影响。通过与传统的悬链线系泊系统的比较,发现恒张力系泊系统可有效地减小锚链长度、材料用量和系泊线最大张力。恒张力系泊系统由于保持基本恒定的张力,避免系泊线拉直和结构受力过大而被破坏的可能,因此可有效提高装置在台风中的生存能力。     

复杂圆柱型波能装置能量转换特性研究

针对波能装置转换效率优化问题,基于线性规则波理论和粘性阻尼建立了复杂圆柱形振荡浮子的一维运动方程,从而得到了振荡浮子的固有频率和阻尼因素表达式,并推导了最佳阻尼和最佳弹簧下波能装置的最优转换效率表达式.研究中采用分离变量法得到了整个无限区域的势函数表达式及振荡浮子附加质量、阻尼系数和波浪激励力表达式.数值计算发现,在某些工况和波浪频率下,振荡浮子的阻尼系数为负值,理论上说明波能装置有发生尖锐共振的条件,此时波能装置将吸收无穷多的波浪能量.     

海工型渔业养殖网箱技术现状与发展趋势

传统的海水养殖主要以近岸养殖为主,近年来,沿海渔业养殖空间趋于饱和且水质污染愈发严重,海水养殖走向深远海已成必然趋势。本文回顾了国内外养殖网箱技术,从原始的渔排到网箱,再到海工型渔业养殖网箱的发展历程。随后通过对国内外几种典型的海工型深远海养殖网箱技术与装备进行了分析和对比,发现该技术与装备存在养殖水体容量小、用途单一或环境污染问题。养殖网箱未来将向大型化、平台化、智能化、环保化等方向发展,其中采用以波浪能为代表的可再生能源与养殖网箱相结合是今后发展的方向之一。     

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%。     

四鹰头周向均布波浪能浮标模型试验

针对波浪运动的随机性和分散性,本文设计了一种四鹰头周向均布波浪能浮标模型,利用重力式蓄能器将俘获的波浪能转换为重力势能.在造波水池内对试验装置在不同波况下的出力、能量转换效率、姿态稳定性进行了试验.结果表明:在最优波况和负载的规则波、不规则波试验中,模型的最大俘获效率分别高达46％、28％,验证了设计的合理性,为下一步...     

基于逆变器直流电压模式波能装置并网接入方法

针对采用蓄电池提供直流母线电压难于满足波能装置装机容量不断增长需求的问题,提出基于逆变器直流电压模式的多液压发电机组并网接入方法。逆变器为液压发电机组直接提供直流母线电压,组建成波能装置无蓄电池组支撑的直流纳电网。建立了逆变器直流电压模式电路拓扑和直流电压外环控制回路。通过多液压发电机组波能装置基于逆变器直流电压模式仿真试验,验证了无蓄电池组波能装置并网接入方法的可行性。该研究成果已应用到500 kW“长山号”波能装置中,为大功率波能装置并网系统研究奠定了基础。