潮流能水轮机设计载荷工况研究

随着技术的不断发展,潮流能开发利用国际和国内分别进入了准商业化和示范工程阶段,但潮流能利用方面相关标准研究仍处于起步阶段,潮流能发电装置的相关设计标准的缺失,严重制约了潮流能发电装置的产业化进程。以500 k W海洋能独立电力系统示范工程项目潮流能水轮机的设计经验为基础,开展潮流能水轮机设计载荷工况研究,从外部环境条件、发电机组运行状态、载荷设计工况等几方面进行了分析研究,为今后水轮机设计标准的制定奠定了基础。     

我国海洋能发电装置的测试和评价

发展海洋能发电装置测试和评价技术有助于推动相关技术成果转化,促进我国海洋能的开发利用。文章概述国内外海洋能发电装置及其测试和评价技术进展;重点分析海洋能(潮流能和波浪能)发电装置测试和评价的主要内容,包括功率特性、电能质量特性及其综合测试系统;分别选取潮流能和波浪能发电装置案例,按相应方法和内容进行现场测试和评价。     

国际海洋能技术进展综述

在过去两年中,国际海洋能技术取得了重要进展。英国MeyGen潮流能发电场一期工程竣工,6 MW潮流能发电阵列并网发电,荷兰Torcado公司1.2 MW潮流能发电阵列并网发电,标志着国际潮流能技术开始迈向商业化应用。芬兰"企鹅"号1 MW波浪能发电装置在英国EMEC进行了3年多示范运行,澳大利亚Carnegie公司在英国康沃尔布放1 MW波浪能发电装置测试运行,以西班牙Mutriku、以色列Eco等为代表的小功率波浪能发电技术已实现并网运行。百千瓦级温差能示范电站运行良好,为兆瓦级电站建造积累了重要经验。分析国际海洋能技术现状及发展趋势,可为我国海洋能技术发展提供有益借鉴,有助于我国海洋能技术尽早实现产业化发展。     

近海岸潮流发电模拟装置中造流方法研究

在海洋能发电中,潮流发电具有广阔的发展前景。为在实验室进行潮流发电的前期研究,设计了潮流发电模拟装置。由于近海岸潮流能分布较大,在模拟装置中进行近海岸的潮流流速模拟,即造流。在模拟装置的控制系统中,通过上位机控制变频器输出电源的频率和相序,从而驱动三相异步电动机带动双向叶轮泵推动水的流动。为此在上位机上设计了Lab VIEW操作界面以及程序框图,利用VISA技术进行数据发送与接收,将流速对应的频率信号发送给变频器,并将流速传感器采集到的流速信号接收到上位机进行实时显示。研究稳定流速和变化流速的造流方法,对稳定流速、椭圆余弦波流速和沿岸流流速进行造流实验,结果表明模拟流速与预设流速总体误差较小,较好地实现了实验室潮流发电的模拟。     

海洋能发电装置现场检测平台设计

随着国际社会对海洋可再生能源开发利用的关注,众多海洋能发电装置投入研发。目前我国已有相当一部分海洋能发电装置进入海试阶段。因此,在海洋能发电装置海试的过程中,需要对海洋能发电装置的发电性能进行检测。文中介绍了海洋能发电装置现场检测平台的设计,研究并设计检测方法以满足海洋能发电装置现场检测的需求。海洋能发电装置现场检测平台的设计以满足波浪能、潮流能发电装置的测试需求为主,兼顾其他形式的发电装置。该平台主要对海洋能发电装置的功率特性、电能质量特性以及电网适应性等指标进行测试,并根据海洋能发电装置的测试结果开展分析与评价。     

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。     

海洋能开发的多能互补装置及分布式发电系统

海洋能种类多、储量大、可再生、污染少,是可持续开发的重要清洁能源。针对海洋能具有波动性、能量密度低的特点,利用不同能源之间的互补性开展多能互补装置及分布式发电系统研究的意义重大。文章根据各种海洋能的开发利用特点,阐述当前多能互补发电装置的理论模型及其基本结构,为海洋能综合发电装置设计和降低海洋能开发成本提供参考;利用各种海洋能、风能和太阳能之间的互补性,优化多种能源的配置,构建分布式发电微网,使系统获得稳定的电力输出,可实现海洋能的有效利用;多能互补模式能提高海洋能开发的经济性和能量利用率,具有较大的发展前景。     

水平轴潮流能发电装置结构对其水动力性能的影响

为研究水平轴潮流能发电装置结构对其水动力性能的影响,运用格子玻尔兹曼(LBM)方法,建立水平轴潮流能发电装置的数值模拟分析模型,对水轮机在不同尖速比工况下的水动力性能进行模拟。将模拟结果与同工况水池拖曳实验得到的数据相对比,二者捕获能系数误差在2%左右,验证了LBM方法的可行性和准确性。在此基础上利用LBM方法研究机舱和立柱结构对水轮机特性的影响,得到其对水轮机捕获效率的影响规律。     

海洋可再生能源开发利用与技术进展

综述了国内外潮汐能、潮流能、波浪能、海洋温差能、盐差能等海洋可再生能源的开发利用与技术进展,通过开发利用现状分析,认为国际潮汐能技术已达到商业化运行阶段,潮流能技术已进入全比例尺样机实海况测试阶段,波浪能技术已进入工程样机实海况测试阶段,温差能技术已进入比例样机实海况测试阶段,盐差能技术尚处于实验室验证阶段。通过对国内外技术比较认为我国潮汐能技术与国际先进水平差距不大,潮流能、波浪能、温差能、盐差能等海洋能技术与国际先进水平差距较大,潮流能和波浪能等主流海洋能技术基本处于比例样机的海试阶段,在关键获能技术和安全性方面尚待进一步的突破。海洋可再生能源的发展趋势:更大规模的环境友好型潮汐能技术将成为新的研究方向;大型潮流能机组与小型潮流能机组并重,漂浮式技术成为未来发展方向之一;波浪能发电装置稳定性和生存性稳步提高,探索装置阵列化应用;海洋温差能混合工质高效热力循环的使用和海水淡化、空调制冷的综合利用;盐差能技术发展的方向是低成本专用膜的规模化生产。     

碟形越浪式波能发电装置的系统研究

碟形越浪式波能发电装置是一种新型的波能发电装置,其利用蓄水池将不稳定的入射波能转换为稳定的淹没出流动能,势能转换为动能带动水轮机运转实现发电。该装置具有输出功率平稳、适应各种海况、可靠度好的的特点,对其进行深入研究,对于边远海域的岛屿经济开发、国防及海水淡化等具有十分重要的意义。