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。