新型浮力摆式波浪能发电装置波-电动力学建模和时域特性分析

主动共振浮力摆式波浪能发电装置通过调节内部配重位置实现共振发电。本文以基于机械式动力输出系统（Power Take-off, PTO） 的主动共振浮力摆式波浪能发电装置为研究对象,构建波-电时域动力学模型并验证模型可行性, 该模型的非线性特征主要体现在正弦函数形式的静水回复力矩及止动力矩中。进一步, 研究自振周期同不规则波能量周期一致的共振状态下,不同负载形式及取值大小对装置时域响应曲线、时均功率和效率的影响。研究结果表明： 不同负载设置对俘获宽度比的影响大于PTO 传动效率。阻性负载值过大或过小均会削弱俘获宽度比, 使有功时均值和发电效率下降, 共振状态下, 负载的感性或容性成分会使发电机产生大量无功, 且无功有正有负, 感性或容性成分能有效削弱俘获宽度比、有功时均值和发电效率。     

浮力摆式波浪能发电装置结构设计与强度优化

波浪能作为一种蕴藏丰富、可再生的清洁能源,在世界上受到了广泛关注。文中提出了一种浮力摆式波浪能发电装置,简要介绍了该装置的工作原理以及基本组成,并对其关键技术进行了研究;建立了装置动力响应特性模型,结合站址海域波浪环境条件对装置进行了水动力特性分析,获取装置对波浪的响应状况,确定了关键设计参数;利用该参数对装置进行了结构设计,并对其关键受力部位进行强度计算与优化。结果表明,装置在规则波条件下具有较高的能量转换效率,同时满足其在极限波况下的强度要求。     

主动共振浮力摆式波浪能发电装置水动力性能研究

为实现海洋浮标持续稳定发电这一目标,本文提出了一种布放于浮标下的主动共振浮力摆式波浪能发电装置。该装置与海洋浮标相结合,调整其配重位置可实现多海况共振高效发电,为海洋浮标提供充足可靠的电力;发电装置主体除摆体外其他运动部件不与海水接触,可避免海水冲击和腐蚀,同时还可有效阻止水生物的附着;摆体工作时淹没在海水中,其吸收波...     

摆式波浪能发电装置水动力学研究

对实际工程中的浮力摆式波浪能发电装置进行水动力学研究和优化设计,得到提升波浪能发电能力的方法。首先建立波浪能水动力性能的评估体系,其核心是估算浮力摆波浪能发电装置俘获效率,其中波浪输运能量根据实际海况条件,利用随机波浪理论进行估算,浮力摆俘获能量估算则根据水动力学模型时域计算结果;然后依据建立的水动力性能评估体系,以浮力摆摆板宽度和后端负载为变量进行优化设计,总结了提高波浪能俘获能力的方法,即增大浮力摆宽度,并相应提高匹配负载;最后分析了两套浮力摆的交互作用,计算结果表明,如果将两套设备俘获能量通入同一组蓄能装置中,输入能量更加平稳,即利用浮力摆俘获波浪能的相位差,可以显著提升波浪能发电装置的发电能力。     

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。     

国外波浪能发电装置的研究进展

海洋波浪能是一种清洁环保并且可再生的新型能源。在当今能源短缺的情况下,作为绿色能源的海洋波浪能受到了世界多国的重视。世界许多国家对波浪能发电技术已经研究多年,并取得很大的成果。本研究将重点介绍近年来国外在海洋波浪能发电技术方面的研究成果。     

摆式波浪发电装置一级转化效率模型试验研究

一级转换装置是一个波浪能发电装置中的关键技术,而如何提高能量转化效率,是一级转换过程研究的重点问题。为确定一级转换装置的能量转化效率与哪些因素有关,对摆式波浪能发电装置的摆板机构进行了模型试验研究,测试了摆板模型在多种波浪条件下的动力响应参数,确定了摆板的动力输出特性及其控制因素;测试了在极限波浪作用下,摆板模型装置的受力状况。通过试验,为摆式波浪能发电装置的设计提供了必要的参考依据。     

波浪能发电装置的发展与展望

海洋中所蕴藏的波浪能源因为其环保性和可持续性等特点,已经得到越来越多国家和地区的关注,并取得了一定的研究成果。通过对波浪能发电装置的分类,对当今主流的4种发电装置进行了分析,并在此基础上对世界主要波浪能开发强国和我国的发展状况进行了梳理。基于上述,对今后世界波浪能发电装置的发展与研制方向进行了展望,并指出了亟待解决的几个问题,具有一定的应用价值。     

中国海域波浪能资源分布及波浪能发电装置适用性研究

首先全面综述了国内外波浪能资源开发利用现状,系统总结了目前国内外海洋波浪能资源发电技术中应用的主要波浪能资源开发装置及存在问题;基于ERA-Interim再分析数据,给出了中国海域的平均波浪能流密度和季节特征,从而获取高波能资源分布区域,得到了中国海域波浪能资源分布富集区域;结合不同海岸岸线及海底类型,综合给出了中国波能资源富集区域中发电装置适用建议、高峰发电季节。对提高我国波浪能资源开发利用、推动海洋可再生能源行业的发展具有重要意义,也为实用化、商业化海洋波浪能资源选址提供了科学依据。     

波浪能发电装置液压模拟测试技术研究

文中针对波浪能发电装置液压系统测试需要,介绍了液压系统测试平台的研制工作。该平台采用由电液伺服阀和比例压力阀组成的液压系统模拟波浪能发电装置在波浪作用下往复运动,实现测试液压系统工作性能。建立系统传递函数,分析了系统稳定性;通过计算仿真分析,其结果表明所设计的波浪能发电装置液压检测平台能够满足模拟波浪输入条件的要求。     

摆式波浪能转换装置固有圆频率理论计算研究

研究摆式波浪能转换装置固有圆频率的理论计算方法,主要探讨了船舶振动计算模型、铰接塔平台计算模型、纵摇体计算模型.通过理论计算得到不同方法下的固有圆频率,同时为了验证理论计算的正确和合理性,进行了水槽模拟试验,确定铰接塔平台计算模型是一种最佳的固有圆频率理论计算模型,为以后摆板设计提供重要依据.     

Wave-power absorption by a periodic linear array of oscillating water columns

This paper describes a theoretical analysis of the ocean wave energy absorption by a periodic linear array of oscillating water columns (OWCs) of arbitrary planform. The analysis is based on classical linear water wave theory and uses the expressions for the wave field resulting from time-harmonic pressure distributions on the free surface. The water depth is assumed finite and constant. The cases of oblique and normal incidence are analysed. A linear power take-off mechanism is assumed, but a complex characteristic constant (allowing for phase control) and air compressibility are considered. Special analytical expressions are derived for OWCs of rectangular and circular planforms. Numerical results for circular chambers show that the hydrodynamic interaction can substantially change the maximum energy absorption, depending on array and chamber geometry and on angle of incidence.     

Wave-power absorption by an array of attenuators oscillating with unconstrained amplitudes

An infinite array of evenly spaced groups of oscillating bodies is considered. All groups (or ‘attenuators’) are equal and they have the same directional orientation. The angle of wave incidence is arbitrary. Regular waves diffracted and radiated from the bodies interfere constructively into rays of plane waves propagating away from the array. The number of rays depends on the ratio between the wavelength and the interspacing between adjacent groups. To each ray there corresponds one term in the ‘array radiation resistance matrix’. The maximum wave power absorbed by the array is derived under the assumption of linear theory and of unconstrained amplitudes of the oscillating bodies. It is found that, apart from exceptional cases, all of the incident wave power may be absorbed by the array provided the total number of oscillating modes in each group is at least as large as the number of rays. It is then explicitly demonstrated that the condition for maximum power absorption is that all rays have a vanishing intensity. Further, some previously known general relations between scattered waves and radiated waves have been extended.     

5kW 后弯管波力发电装置的研究

在造波水槽内对后弯管浮体模型进行了波能转换性能的试验研究。通过对比试验,选定了最佳浮体模型——前方后圆浮室后伸型后弯管浮体。波能转换效率达ηＡ＝ ７３．３％ 。给出了该浮体模型的性能曲线及其无因次特性。测定了该模型最大锚泊力Ｆｍａｘ随浮体参数的变化规律。设计制造了５ｋＷ 后弯管波力发电浮体。该机组采用０．８ｍ 直径的对称翼透平和无刷爪极发电机,输出直流电。采用单点锚泊系统,在珠江口桂山岛西南面海域进行海上试验。实测数据表明,海上试验瞬时功率大于５ｋＷ,超过机组设计额定值。     

一种涵道双向泵叶轮浪流发电装置的研究分析

为解决海洋波浪能和潮流能耦合利用的问题,提升浪流发电装置的发电效率,上海海洋大学课题组设计了一种新型涵道双向泵叶轮浪流发电装置。主要对轴流泵的工作原理进行理论分析,阐述将轴流泵排水原理应用于浪流发电装置捕获浪流能的可行性,基于轴流泵叶片设计原理,设计出一种可以双向捕获浪流能的叶片。经数据仿真和水槽实验进行验证,得出涵道双向泵叶轮浪流发电装置可以在浪流流速v=0.5 m/s工况下浪即可启动,满足低流速启动要求,发电效率最高为23.7%。