阵列式直驱波浪发电系统集中式模型预测控制方法

将多个波浪能发电装置组成阵列是大规模开发波浪能的发展趋势。对于阵列式直驱波浪发电系统,采取合适的能量优化控制方法能显著提升波浪能捕获效率。然而,由于阵列式系统存在浮子间的相互辐射作用,已有的集中式模型预测控制(MPC)面临在线计算量大、难以工程应用的困难,而将各浮子视作独立系统的分布式MPC则存在能量捕获效率的损失。对此,文中提出一种改进的集中式MPC方法,将优化区间与约束区间进行解耦,可在保障系统整体能量捕获效率的同时,大幅减少计算开销,提升系统的实时控制性能。通过仿真研究分析了约束区间解耦方法的性能,并在多种波浪工况条件下验证了所提出方法的有效性。

微型阵列波浪能发电装置捕能特性

提出一种微型阵列波浪能发电装置,通过理论分析建立阵列浮子频域运动方程,推导在线性能量输出系统(power take-off,PTO)作用下阵列浮子平均输出功率的计算公式,在频域内探究阵列形式、线性PTO阻尼系数、浮子参数和浮子间距对阵列浮子捕能特性的影响。研究结果表明:直线形阵列和正三角形阵列在随机波向下的捕能性能差距不大,但在特定波向下时直线形阵列的捕能性能要显著高于正三角形阵列;对于微型阵列波浪能发电装置,最优浮子间距约为浮子半径的4~5倍;线性PTO阻尼系数对最优浮子间距影响不大,存在最优线性PTO阻尼系数使浮子平均输出功率峰值达到最大;阵列浮子平均输出功率峰值和最优浮子间距均随浮子吃水深度的增加而增大;在中低频段,圆柱形浮子的平均输出功率峰值要显著高于其他形状,在高频段,圆柱形浮子的捕能性能较差。本研究为微型阵列波浪能发电装置的设计和优化提供了一定的理论依据。

阵列筏式波浪能发电装置建模与仿真分析

为了提高阵列筏式波浪能发电装置采能效率,对不同排列方式的振荡浮子与不同楔形角的试验平台模型进行组合,优化水动力结构模型装置。建立了振荡浮子和采能装置试验平台三维模型,并进行了仿真分析。分别分析了由3种排列方式的振荡浮子和3种楔形角情况下的9种模型在水深15 m、平台吃水1.2 m、振荡浮子吃水0.5 m海况下垂直方向的时域响应和频域响应,结果发现当模型的振荡浮子以错开方式排列且试验平台楔形角为60°时,振荡浮子在垂直方向的振荡速度最快,其RAO值也最大,说明该组合模型更有利于提高筏式波浪能发电装置的采能效率。

漂浮式微型波力发电装置原理与结构

为了满足偏远岛屿小功率用电保障需求,根据波浪能特点,提出一种新型漂浮式微型波力发电装置。利用重锤惯性定心原理,建立浮动"机架",解决漂浮体内部相对固定问题;采用机-电直接转换系统,提高波浪能的利用效率;研究系统的原理与结构,分析系统的功能特点和主要运动参数。研究结果表明,漂浮式微型波力发电装置具有结构原理新颖、传动效率高、传动质量好与轻巧便携等优点。该研究为漂浮式微型波力发电装置的研发与应用奠定了基础。

波浪能利用发展历史与关键技术

波浪能作为一种新型清洁能源,近年来得到各国的重视。文章从波浪能利用的发展历史、波浪能资源的评估手段、波浪能转换装置的种类及代表性装置等几个角度,对国内外研究现状进行了阐述;总结了波浪能发电技术中关于流体动力特性非线性计算、装置稳能技术、阵列发电场设计、与其它新能源结合应用等研究方向及技术难点;最后对波浪能利用技术的未来进行展望。

中国波浪能技术进展与未来趋势

我国化石资源供需紧张而波浪能储量十分丰富。近十年来,我国波浪能研发技术日趋成熟,“十四五”规划背景下波浪能开发利用之势更是方兴未艾。掌握我国现阶段波浪能利用技术现状并更好地把控波浪能利用技术未来发展趋势方能进一步推动我国波浪能技术进步和开发利用。基于此,本文阐述了波浪能发电技术的主要形式并对其原理进行了介绍;列举了不同类型的典型波浪能转换装置及其技术手段,总结归纳了我国近十年在波浪能发电技术方面的进展;并从多自由度阵列发电、多能互补耦合发电和多功能综合平台利用三个方面对波浪能发电技术的未来发展趋势做出了合理展望。