灌门水道水轮机阵列布置对潮流运动特性的影响

潮流能水轮机机组的运行会改变潮流运动结构,引起局部区域的水动力特性发生变化,进而影响机组的获能效率。对此,以舟山群岛灌门水道为例,基于Delft 3D软件建立三维水动力学模型,研究机组阵列交错布置对运动潮流的影响。通过网格嵌套分别模拟舟山群岛和灌门水道的潮流运动特征,采用多孔盘法模拟水轮机阵列对潮流空间结构的作用。研究表明:多排机组阵列运行之后,水轮机及下游潮流流速会显著下降,并引起垂向上转轮上、下边缘区流速增加;水轮机迎流方向水位上升,涨、落急时刻最大壅水差值达10cm;水轮机底部及机组之间的床面切应力增大,尾流影响区切应力减小;尾流叠加,床面切应力进一步减小,落急时刻尾流区的床面切应力减小量可达54.03%,阵列两侧床面切应力增大量可达177.93%。在未来的潮流能开发选址中,应全面评估布置水轮机后可能引起的潮流运动特性变化,优化阵列布置,降低对环境的影响。

基于FVCOM的普陀山潮流能试验区数值模拟

国内外关于潮流能试验场小范围海域流场特性研究中,缺乏高精度的数学模型模拟真实环境下的水动力特性。本文基于非结构化网格的有限体积海洋数值模型(Finite-Volume Coastal Ocean Model,FVCOM),建立舟山及普陀山-葫芦岛潮流能试验场水域潮汐潮流数值模型,采用大范围区域潮位验证率定模型后得到更精确的小范围开边界条件嵌套小范围区域进行潮流计算。通过4个测站大、小潮的拟合数据和实测潮位、潮流流速、潮流流向数据进行对比,调整装置附近局部区域底摩阻取值,从而概化装置的影响,同时对小范围的潮波传播规律及流场水动力特性进行分析。结果表明:潮流能试验区所处海域潮汐类型为不规则半日潮,潮流以往复流为主;潮流运动传播主要方向为SSE—NNW向,该海域潮流特性空间差异明显;左岸龙南礁内湾区涨潮时呈逆时针传播,落潮时漩涡反向,右侧大龙山咀湾区涨落潮时均无明显涡旋。本研究可以为试验场海域潮流能发电装置阵列布放优化提供理论参考。

适合航行的变体水柱系统波浪转换特性实验研究

针对现有波浪能技术存在成本高、生存性差等问题,本文研究一种具有航行潜质的变体水柱波浪能转换系统,它由浮力舱、垂直管、水平管、闸门等组成,通过闸门改变振荡水柱的长度和形状,改变航行阻力,实验研究了水柱的长度和形状变化、气流做功方式对系统转换特性的影响,并提出一套量化标准对系统的转换特性进行评价。水槽实验表明:模型规则波下最高俘获宽度比达到了154.6%,随机波下最高俘获宽度比达到了97.0%;规则下闸门打开的模型的俘获宽度比大概是闸门关闭模型俘获宽度比的1/2,随机波下闸门打开模型的俘获宽度比大概是闸门关闭模型俘获宽度比的3/4。

舟山海域重要水道潮流能资源评估

潮流能是指潮水水平运动中携带的动能,开发前景巨大。对区域潮流的精准模拟及特征分析有助于准确评估潮流能的时空分布状况,是潮流能资源开发利用的关键。本文选取潮流能蕴藏丰富的舟山海域,应用FVCOM海洋模式构建了高分辨率的潮汐潮流数值模型,经潮位、潮流验证,该模型可靠。根据模拟结果中流速的大小确定了潮流能资源密集的6处水道进行评估,其中西堠门水道、册子水道、桃花港水道平均能流密度超过2.0 kW m^(2),最大能流密度超过20 kW m^(2),流速大于1.0 m s时长超过80%,潮流涨落期间以往复流为主,潮流不对称性及旋转性低,潮流稳定系数大于0.98,较其他3处水道更适合潮流能的开发利用。通过有效发电小时数及可利用小时数确定了这3处水道内潮流能开发的最佳位置,并应用Farm法计算了相应的潮流能资源可开发量,分别为27.53、39.96和130.26 MW。

25kW独立运行式水平轴潮流能发电系统

在分析潮流能发电装置特点的基础上,设计了25kW独立运行式水平轴潮流能发电系统。样机系统由经过优化设计的能量捕获机构、功率分流合流式的机械传动机构及蓄电池储能的电气控制系统组成。在系统透平机构捕能性能的理论预测、机械传动及电气系统的模型分析基础上,通过数字仿真对整机系统的工作性能进行了预测。海上试验结果显示,样机在实际海况下工作稳定,最大发电功率达到设计功率等级,验证了系统设计的有效性。该系统可作为独立发电装置向海岛地区用户提供电能。

海洋潮流能发电机组控制系统开发

海洋潮流能是一种清洁的可再生能源,开发海洋潮流能对缓解能源和环境问题具有重要的意义。潮流能发电机组控制系统是潮流能发电的关键技术之一。文中介绍了潮流能发电机组控制系统的组成和采取的核心控制技术。从硬件电路设计和软件程序开发2个方面详细说明了潮流能发电机组控制系统中蓄电池充放电控制、能耗负载控制和自动变桨距控制的原理。实验结果表明所开发的控制系统能够保证发电系统可靠、安全、稳定地运行。

海湾内外的动态水位差模拟研究——一种全新的潮汐能开发方式的探索

首次提出了一种全新的海湾潮汐能开发方式——利用海湾内外的动态水位差进行潮汐能发电。原理是利用潮波到达海湾底部和海湾外部的相位不一致性,形成了海湾内外动态水位差,可作为潮汐能发电水头。并构建了一个理想潮汐能海湾进行水动力数值模拟研究,模拟结果显示该新型的潮汐能是存在的,且相比传统潮汐能利用方式对海湾水动力环境和通航影响更小。

折线型悬浮导流罩的水动力设计

为提高一种可根据海流方向做自适应调整的轴流悬浮式潮流能水轮机结构的运行效率,设计了对水轮机外围加装带外包络的三段式导流罩结构,采用数值仿真方法对该导流罩结构进行水动力性能分析,并结合模型试验进行验证。数值仿真结果表明,收缩段和扩散段都为15°攻角的折线型导流罩的水动力性能良好,带导流罩比未带导流罩在相同工况下水轮机输出功率提高30%左右;模型试验得到与数值模拟相近流场数据,证明该导流罩结构收缩段和扩散段的形状阻力相对较小,直线段流速稳定,导流聚能效果明显,为与该水轮机结构相匹配的最佳三段式折线型导流罩结构。

潮流能发电装置现状分析

潮流能是海洋新能源中相对稳定且可提前预报的一类,较传统的拦坝式潮汐能开发具有环境影响小、开发规模灵活等优点,其大力发展可为海岛经济发展和海洋观测设备提供能源。文章对潮流能发电技术的研究现状进行了总结分析,详细介绍了水平轴、垂直轴和其他形式潮流能发电装置的构造以及国际上主流装置的设计参数和试验示范情况,重点对比分析了不同类型潮流能发电装置的特点和技术参数,简要总结了我国潮流能示范电站安装运行情况,并对其装置类型、导流罩作用以及布放形式等内容进行了讨论,可为我国潮流能资源的开发利用和潮流能装置测试区建设提供科学参考和设计依据。

斋堂岛潮汐能发电动态脐带缆线型设计与分析

潮汐能是一种清洁能源,利用潮汐能发电是目前亟待开发的一种发电方式。潮汐能发电海上作业的主要输电装置是脐带缆,在浅水海域动态脐带缆随发电装置的运动幅度特别大。为了解决这一问题,采取了一种新的脐带缆敷设方式,锚缆连接的方式。利用Orcaflex软件进行模型建立和模拟计算,通过多次模拟和比较,得到脐带缆的最佳连接方式。

潮汐发电及其应用前景

潮汐能是一种洁净无污染、蕴藏量丰富的可再生新能源。我国海岸线漫长曲折,蕴藏着丰富的潮汐能资源,开发和利用潮汐能,对于缓解我国能源危机具有重大意义。经过多年来对潮汐电站建设的研究和试点,不仅在技术上日趋成熟,而且在降低成本、提高经济效益方面也取得了很大进展。潮汐发电前景广阔。

水轮机模拟装置及最大功率获取控制策略

为了实现水轮机工作特性的模拟及最大功率的获取,分析潮流能特性,设计了水轮机模拟装置及相应控制策略,通过搭建水轮机模拟装置进行实验,验证水轮机模拟装置的功率转速特性的正确性及最大功率获取控制策略的有效性.

我国潮汐能开发利用前景展望

近年来,能源和环境问题一直制约着我国经济的发展。潮汐能作为一种洁净、无污染且可再生的能源,对其进行有效开发利用不失为一良策。文章总结了国内外潮汐能利用状况并简要介绍我国潮汐能开发利用的意义及其开发可行性情况。同时,指出我国潮汐能大规模开发利用所面临的问题,在此基础上,提出未来研究的方向并给出相应建议。

舟山地区潮流能开发利用现状及对策建议

我国海疆辽阔,岛屿众多,潮流能源丰富。浙江省舟山海域是潮流能开发利用条件最为理想的地区,潜在用户与应用市场巨大。文章从资源状况、规划布局、专项成效等方面介绍舟山潮流能的发展现状,并提出促进舟山地区潮流能发展的对策建议。

基于改进浮点遗传算法的潮汐电站优化运行

在分析潮汐电站运行特性基础上,建立其多维优化的月周期优化调度模型。该模型含有线性和非线性约束,而且目标函数呈非线性。利用整体算术交叉和精英保留策略,设计出一种全局寻优的浮点数编码改进遗传算法。算法实例求解结果与电站实际月发电量和动态规划法求解结果比较后表明,该算法可行、有效,提高了求解质量和运行效率。

液压型潮流能发电系统叶轮最大功率控制

文章为解决水平轴潮流能发电系统在低于设计流速下叶轮能量捕获效率低的问题,运用最大功率跟踪控制理论及叶轮与变量泵传动轴力矩平衡方程,建立了变量泵反力矩参考值模型,设计了间接速度控制的压力反馈加转矩控制系统,通过小范围内调节变量泵排量,实现叶轮最大功率捕获。整个系统的性能在自动化工作室(automation studio)中进行了仿真测试,实验样机也进行了海上试验。仿真测试和海试结果显示,该控制系统工作稳定性好,仿真和海试时叶轮的捕获功率系数分别在0.35和0.33附近波动,相比不加控制,分别增加了约0.03和0.05,提高了叶轮的捕获效率,验证了控制系统的有效性。

基于谱系模糊聚类分析法的潮汐能资源分类研究

我国潮汐能资源十分丰富,并且潮汐能开发利用技术也是比较成熟的。如何对潮汐能资源进行有效分类,从而为开发利用提供参考依据具有十分重要的意义。利用谱系模糊聚类分析法,选取平均潮差、库容面积、理论装机容量和自然环境条件作为主要因素,对浙江省和福建省沿海港湾区域的29个潮汐能资源样本进行了分类。在模糊聚类分析中分别采用了10种方法建立样本间的模糊相似关系,并对比分析了不同方法的聚类结果,选择了最佳的分类方法。研究结果表明,谱系模糊聚类分析可以应用到潮汐能的资源分类中,分类效果良好。

潮汐能利用的新概念

潮汐能利用的新概念郭成涛（华东师范大学河口海岸研究所，上海）关键词潮汐发电，间断性发电，潮时差，水库开发方式，电站联合互补运行，抽水蓄能，水库水量调节，再生能源前言自６０年代后期法国装机２４×１０４ｋＷ的朗斯潮汐电站（ＲａｎｃｅＴｉｄａｌＰｏｗｅｒＳ...

综合开发我国潮汐能的探讨

本文简要介绍了我国潮汐能分布情况和开发利用的历史，提出“九五”期间兴建万ｋＷ级试验电站在机电和海工建筑方面科研和优化设计的主要课题，并探讨了对潮汐能进行综合开发以进一步降低电站造价和运行成本的问题。