潮流能发电系统性能评估方法研究

近年来,随着国家能源战略及全球海洋能技术的不断发展与进步,国内潮流能发电装置及发电系统的研究与示范取得了重大进展和良好的发展趋势。潮流能发电系统模型或工程样机实海况条件下的性能评估是衡量其设计优劣、促进产业化应用的重要环节,因此建立相应的评估方法尤为必要。目前,全球范围内尚未形成成熟、统一的国际标准。为此,参考相关研究报告及文献,从功率、效率和产能等方面定量地给出了系统性能评估的指标,以期为我国潮流能发电装置研究规范化提供参考。

新型水平轴定桨距永磁直驱潮流能发电系统设计及应用

双向潮流适应性和运行可靠性是水平轴潮流能发电系统需要解决的两个关键问题。文中研究的新型潮流能发电系统由自适应双向流水平轴定桨距潮流能透平、直驱永磁发电机、功率变换器、蓄电池储能系统以及卸荷负载组成。根据我国潮流能特点和直驱永磁发电系统的运行特性,采用翼型尾翼完成透平的双向潮流对流功能。针对离网型潮流能发电系统的功率控制,设计了基于三相不可控整流桥和双管BUCK-BOOST变换器的功率变换电路。基于Matlab/Simulink软件对20 k W潮流能发电系统各部分进行了建模与仿真分析。在实海况环境进行了现场试验。研究表明,设计的离网型水平轴潮流能发电系统能够有效地利用双向潮流能,而且在结构设计方面所采取的措施提高了系统的可靠性。

轮缘驱动型潮流能发电系统启动特性研究与分析

轮缘驱动型潮流能发电系统将导流罩、叶轮和发电机集成为一体化设计,叶轮直接驱动发电机旋转发电。最小启动流速是衡量系统性能的一个重要指标,决定其启动性能的主要因素为叶轮启动力矩、系统摩擦力矩和发电机齿槽转矩。对影响系统启动性能的主要因素进行了分析,详细分析了叶轮启动转矩和发电机齿槽转矩特性。使用理论分析结合有限元仿真方法分析了轮缘驱动型潮流能发电样机系统的启动特性,并通过样机实验验证了理论分析的正确性。本文的分析结论可以为轮缘驱动型潮流能发电系统的设计和分析提供一定理论指导。

中低流速潮流能发电系统关键技术研究

依托500 kW海洋能独立电力系统示范工程,针对最大流速在2 m/s左右的潮流能资源,以提高发电量和降低装置成本为目标,对中低流速潮流能发电系统的水轮机的选型、叶片优化设计、变桨距机构设计、传动系统及发电机设计等关键技术进行了研究并对相关装置进行了设计,为开发我国中低流速的潮流能源提供了技术支持。

基于改进变步长爬山法的潮流能发电MPPT算法

针对传统变步长爬山法在潮流能发电系统中对潮流流速突变和随机性波动的适应能力较差,易出现扰动方向判断错误和速度追踪过快的问题,在变步长爬山法的基础上提出一种改进变步长最大功率追踪(MPPT)算法。该方法能够准确判断多种最大功率跟踪的情况并采用两次采样点下的功率和转速的变化程度确定下一时刻步长的大小,自动根据获能系数大小进行分阶段调节,实现对潮流流速突变情况的应对,从而实现最大功率的跟踪。在MATLAB/Simulink环境下搭建基于PID控制与自抗扰控制的仿真系统进行仿真试验,结果表明,改进的变步长爬山法不仅能够实现最大功率的跟踪,而且对潮流流速的随机性波动和突变情况的适应能力更强,具有良好的稳态特性。