一种浮摆式波能发电装置摆板运动响应的数值模拟

海况是影响波浪能发电装置运行效率的因素之一。以浮摆式波能发电装置为基础,描述了其中摆板系统的收集原理;并基于AQWA(advanced quantitive wave analysis)水动力学计算软件,仿真计算了三种波况下各摆板的运动响应,发现波向为45°角是摆板系统的最佳运行角度;当波高不超过0.6 m时,摆板的运动状态较易趋于平衡。另外,提出了一种估算摆板采集波能的平均转换效率的方法,并基于相关拟合函数软件,计算了5种较理想波况下摆板采集波能的平均能量转换效率,结果发现,波浪的周期和波高越大,摆板的波能采集效率越低。     

一种与采油平台结合的新型波浪发电装置

本文基于前期对振荡浮子式波能发电装置的研究,提出一种与采油平台结合的新型波浪能发电装置,并采用水动力学软件Ansys-AQWA进行数值模拟,计算了不同波况条件下的发电装置受力与运动响应。分析发电装置稳定性和输出功率表明:在振荡浮子与采油平台导管架相结合的状态下,装置运行正常,平台稳定,波能利用率并未受到显著影响,初步验证了设计的可行性。通过频域计算,发现装置发电理想波频区间为1.2~2.0Hz;通过时域计算,发现浮子垂向平均最大位移、最大速度、最大加速度与波浪波高成正相关,垂向平均最大加速度与波浪周期成负相关,垂向平均最大波浪力与波浪周期成正相关,上述成果将为后续研究与试验提供一定的数据支持。     

平潭岛东部海域波浪特征及波浪能分析

根据2011—2012年在平潭东部海坛湾海域"浪龙"(AWAC)的实测波浪数据,统计分析得到该海域的波浪特征。海坛湾海域全年的波向主要集中在NE-E-SE向,常浪向为ENE向,频率为67.56%。强浪向为E向,H_(1/10)波高最大值为5.73 m。全年波高以3级浪为主,年出现频率为41.97%。H_(1/1 0)波高主要集中在0.40～2.20 m之间,所占频率为68.70%,周期主要集中在2.0～7.0 s,所占频率为98.20%。利用实测资料通过能量谱积分计算分析该海域的波浪能情况,波浪能的大小以波功率密度(P_w)表示。P_w具有明显的季节性变化特征,秋冬强,春夏弱,秋冬季P_w平均值可达8.50～10.00 kW/m。P_w年平均值在5.50 kW/m左右,表明该海域为波浪能较丰富区。将实测波浪数据应用于波浪能经验公式计算式时,不同波要素组合下的P_w近似公式其比例系数(α)不同,计算结果表明,H_s-T_(1/10)和H_s-T_z波要素组合计算P_w为优选,其对应的α值分别为0.34和0.45。     

浮力摆式波浪能发电装置运动学仿真分析

作为浮力摆式波浪能发电装置的能量俘获部分,浮力摆的工作状态直接关系到整个发电装置的发电效率。为提高浮力摆式波浪能发电装置在各种波浪条件下(尤其是小波浪)的能量收集能力,最大程度地实现能量转化,在浮力摆各尺寸和结构不变的条件下,着重研究了浮力摆安装海域海况(波高、波浪周期)和浮力摆运行参数(浮力摆入水深度、重心位置和输出油压)变化对浮力摆运动规律的影响。应用ADAMS/MATLAB的耦合仿真技术,分析各参数对浮力摆运动的影响趋势,为优化浮力摆结构,提高发电效率指明了方向。     

双浮筒直驱式波浪发电系统的优化控制

针对双浮筒直驱式波浪发电系统的工作效率较低问题,提出了一种基于PID(Proportional Integral Derivative)控制的系统优化方法。首先根据波浪力学理论,计算出了双浮筒直驱式波浪发电系统的外浮筒(动浮筒)在自然条件下的运行特性,计算结果表明,受到波浪频率、垂直波浪速度和波浪周期固有特性的影响,外浮筒的垂直运动速度不能与波浪的垂直运动速度达到共振,进而也就导致波浪能转换成电能的工作效率较低。当采用基于PID控制算法对该波浪发电系统进行优化控制之后,波浪能转换成电能的效率有了很大的提高。详尽的算例分析和仿真结果表明本文提出的优化控制方法有效、可行。     

双螺旋转子式波浪能发电装置数值仿真分析

将波浪能转化为电能是海洋能研究的一个热点,设计了一种利用波浪上下运动带动螺旋转子转动的双螺旋转子式波浪能发电装置。利用Fluent对双螺旋转子叶片数量、叶片长度、螺旋转子与圆管间隙之间的距离进行压力及速度分布特性的数值仿真分析,计算出双螺旋转子在不同情况下的力矩,其结果表明:对于某固定的双螺旋转子,叶片数量、叶片长度、轮缘间隙存在最佳值使转轮转矩达到最大,为下一步定量优化装置提供了理论依据。     

半球形多向波聚合波道振荡水柱气室优化设计

为了解决振动水柱式波浪能转换装置收集多向波浪问题,本文设计了半球形多向聚合波道振荡水柱气室结构,以适合远海单点波浪能采集和发电。在规则波正向入射条件下,基于流体仿真分析软件(FLUENT)、流体动力学连续性假设和粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程(Navier-Stokes方程)建立半球形振荡气室和三维数值波浪水槽模型。仿真结果表明:增设气室后壁,合理设计波道开口角度实现多向迎波捕获波浪能,优化前壁形状可降低波浪触底反射带来的能量耗散,同时提高了气室内空气压强和出气口速度,有效提升波浪能俘获效率,为后续发电的二次能量转换提供高效的空气动力。     

点吸收式波浪能发电装置姿态特性分析

点吸收式波浪能发电装置是一种最简单的振荡体式波浪能发电装置, 但其安装成本高、生存能力较差。本文针对点吸收式波浪能发电装置的姿态稳定性问题, 开展了其在波浪作用下的运动姿态和发电功率之间的关系研究。首先介绍了点吸收波浪能发电装置的工作原理; 然后,根据我国南海海域的自然资源条件, 划定波况范围, 利用相似理论在实验室中模拟波浪参数,选定工况, 建立模型, 设计测量系统, 开展物理模型试验; 最后, 利用试验结果分析了发电装置的最佳发电周期、波高对装置发电功率的影响, 装置姿态对发电功率的影响等。本文为点吸收式波浪能发电装置设计及测试提供了参考。     

100kW一基多体漂浮鹰式波浪能发电装置模型试验研究

一基多体漂浮鹰式波浪能装置是一种新型的利用波浪发电的离岸漂浮式波浪能装置群,该波浪能发电装置是对已经成功发电的"鹰式I号"波浪能装置的改进优化。文中介绍的一基多体漂浮鹰式波浪能装置由4个鹰头吸波浮体、浮力舱、波浪能母船(水下附体)、半潜船、能量转换系统、锚泊系统等组成。该波浪能装置特殊设计为4个鹰头吸波浮体对称安装在一个波浪能母船上,共享能量转换系统和锚泊系统。通过一系列水槽模型试验,获得匹配各个波浪要素最优负载,测得模型在不同波浪要素下的一、二级能量转换效率,以及锚泊系统的受力。试验结果表明,模型具有良好的水动力学性能,模型俘获波浪能的能力并不受入射波的来浪方向影响,锚泊系统对模型起到了稳固、提高波浪能俘获效率的作用。     

基于介电弹性体的漂浮式振荡水柱发电分析

为解决海洋监测微型传感器供能问题,设计新型波浪能捕获装置,在海面振荡浮筒气室产生空气气柱,驱动介电弹性体形变发电为传感器供能。建立振荡浮子式气柱数值模型,研究新型振荡水柱发电计算理论。利用水动力仿真软件AQWA求解浮子所受波浪力作用振荡幅值、辐射阻尼和附加质量。基于Simulink软件分别计算波浪作用下浮子位移和气室内水柱位移,根据两者的位移差计算气室体积变化所产生的空气压强、介电弹性体发电薄膜形变量和系统输出电能,单次循环周期最大发电量达到24.6 mJ。分析波浪周期、发电薄膜几何参数等对输出电能的影响。     

上海市开发潮汐能、潮流能和风能的前景

上海目前消耗的能源全部来自煤、石油和天然气，环境污染一直困扰着上海。由于大量使用煤炭、石油、天然气等化石能源，带来两大问题：化石物质在燃烧过程中，排放了大量有害有毒物质，严重地污染了环境；地球上这些资源的储存量是有限的，专家们指出，如继续大量使用石油，按现有储量，则五六十年后石油资源将枯竭，已探明可开采的天然气约可维持六七十年，储量丰富的煤，预计也只有三百年左右的开采寿命。１面对能源与环境的双重挑战，研究开发利用清洁和可再生的新能源已在世界发达国家兴起。新能源主要包括太阳能、风能、生物质能、…     

太阳能海水淡化技术

文章论述应用太阳能集热和太阳能光伏发电系统进行蒸馏淡化和膜法淡化的海水淡化方法。与传统动力源和热源相比 ,太阳能具有安全、环保等优点 ,将太阳能采集与脱盐工艺两个系统结合是一种可持续发展的海水淡化技术     

Dynamic Properties and Energy Conversion Efficiency of A Floating Multi-Body Wave Energy Converter

The present study proposed a floating multi-body wave energy converter composed of a floating central platform, multiple oscillating bodies and multiple actuating arms. The relative motions between the oscillating bodies and the floating central platform capture multi-point wave energy simultaneously. The converter was simplified as a forced vibration system with three degrees of freedom, namely two heave motions and one rotational motion. The expressions of the amplitude-frequency response and the wave energy capture width were deduced from the motion equations of the converter. Based on the built mathematical model, the effects of the PTO damping coefficient, the PTO elastic coefficient, the connection length between the oscillating body and central platform, and the total number of oscillating bodies on the performance of the wave energy converter were investigated. Numerical results indicate that the dynamical properties and the energy conversion efficiency are related not only to the incident wave circle frequency but also to the converter's physical parameters and interior PTO coefficients. By adjusting the connection length, higher wave energy absorption efficiencies can be obtained. More oscillating bodies installed result in more stable floating central platform and higher wave energy conversion efficiency.     

海洋能发电装置均化成本研究

近年来,海洋能利用的研究与探索仍是可再生能源领域备受关注的课题之一,研究热点更多集中在对海洋能发电装置的研究上,然而研究成本过高是制约海洋能技术发展的因素之一。在新能源发电领域,国际上通常采用能源均化(发电)成本(levelized cost of energy,LCOE)方法来对不同发电技术和规模的能源项目进行比较。借鉴能源均化成本(LCOE)的计算模式,对引导和推进海洋可再生能源技术和产业发展具有重要意义。文章首先阐述海洋能LCOE的影响因素,并以波浪能和潮流能为例介绍英、美两国如何推算其开发成本,进而探讨降低能源成本的可能性,为我国海洋能发电装置提供参考。     

筏式波浪能发电装置浮体水动力相互作用与能量俘获研究

基于三维势流理论,建立筏式波浪发电装置多浮体水动力模型。利用AQWA水动力软件研究多浮体水动力相互作用对发电装置浮体单元水动力系数的影响;将能量转换系统等效成刚度-阻尼模型后,对其进行不规则波时域模拟,对比分析方向谱和频率谱波浪模型对波浪发电装置能量吸收的影响。结果表明:浮体之间的水动力相互作用对浮体单元纵荡方向上的附加质量与辐射阻尼系数有明显的影响,对垂荡和纵摇方向上的水动力系数影响较小;不同的波浪模型下,能量俘获功率有着较大的差别,特别是在迎浪状态下。     

主能量脉冲反褶积

本文提出的主能量脉冲反褶积方法,旨在保持原反褶积相位特性的同时将有效频带拓宽为期望输出的主能量谱,以期获得更为可靠的地震分辨率。其首先根据地震波的有效频带范围设计出期望输出的主能量谱,然后通过主能量谱滤波获得主能量信号,并以其为输入求取初始的反褶积因子,再在保持初始反褶积因子相位特性的前提下以主能量谱为期望的振幅谱,求取1个优化的反褶积因子,最后即可通过褶积运算获得期望输出的地震信号。     

海洋可再生能源开发利用技术成熟度研究

技术成熟度评价是用数值评价技术确定研发项目符合研发目标程度的一种方法,国外在航天领域、作战飞机和导弹系统研发、国防采办等项目中得到了广泛的应用。文章扼要介绍了技术成熟度概念的形成以及自20世纪90年代以来我国对于技术成熟度的研究和有关部门制定的评价技术成熟度的标准。海洋可再生能源开发利用是一个新兴的领域,面临着巨大的技术风险,而技术成熟度评价作为风险管理的一个重要手段,在海洋可再生能源开发利用项目管理应用中有着广阔的前景。     

主能量脉冲反褶积

本文提出的主能量脉冲反褶积方法,旨在保持原反褶积相位特性的同时将有效频带拓宽为期望输出的主能量谱,以期获得更为可靠的地震分辨率.其首先根据地震波的有效频带范围设计出期望输出的主能量谱,然后通过主能量谱滤波获得主能量信号,并以其为输入求取初始的反褶积因子,再在保持初始反褶积因子相位特性的前提下以主能量谱为期望的振幅谱,求取1个优化的反褶积因子,最后即可通过褶积运算获得期望输出的地震信号.