基于风电场海域海况的波能浮子阵列发电功率优化

[目的]为了响应国家集约用海,发展清洁能源,助力碳中和,对海上风电-波浪能装置多能融合模式进行初步分析,对波能浮子进行优化设计,以获得更高的功率输出。[方法]依据势流理论,对漂浮式风机平台-波能浮子阵列进行仿真计算,分析浮子的外形尺寸和固有周期对浮子的输出功率的影响。[结果]仿真结果表明:同一固有周期下,波能浮子越扁平,波能浮子阵列的总发电功率越大,且浮子的经济性差异很小。对于海况下,不同固有周期的波能浮子阵列经济性差异较大,因此要综合分析考虑。[结论]在已知海域海况条件下,可以通过对波能浮子固有周期和外形尺度进行优化设计,使波能浮子获得更高的功率输出,提高单位海域能量产出。

波能装置浮子选型及水动力性能分析

为了提高波能浮子的转换效率,本文对浮子不同外形的水动力性能进行研究,得到最优的浮子外形。基于势流理论,利用CFD软件模拟自由衰减的方法对浮子粘性力进行估算,进而对浮子进行粘性修正。首先对不同直径吃水比的平底圆柱浮子进行水动力性能分析,得到大直径吃水比的浮子有效频率宽度更大,更加有利于波浪能量的吸收;分析了不同锥底角度浮子的水动力性能,小角度的锥底浮子吸收能量效率更高;利用CFD软件模拟浮子在波浪下的运动并进行流场分析,结果表明:当锥底角度越大,浮子周围涡的分布越广,拐角处越容易产生大量级的涡,影响波浪能量的吸收。