波浪能供电航标转换效率的实验研究

采用可再生能源中的波浪能为航标供电,是解决航标供能的有效方式。本文以为航标供电的振荡水柱式波浪能发电装置为研究对象,开展不同工况及负载对振荡水柱式波浪能发电装置转换效率影响的研究,确定最高效率下波浪能装置的各类参数值。通过物理模型试验结果表明,获得的最佳效率点在T=2.5s时,H=104mm,转换效率最大为35%。振荡水柱式波浪能发电装置的能量转换效率受负载影响较小,受波浪要素中波高和周期的影响较大,特别是受波高周期比影响较大。本试验结果对优化振荡水柱式波浪能发电装置的方向提供指导意义,有助于进一步研究。     

碟型越浪式波能发电装置的整体设计及优化

海洋不仅蕴含丰富的石油、天然气资源,还蕴含着潜力巨大的波浪能资源。波浪能按照成因不同可以分为涌浪能和风浪能2种,波浪能作为一种清洁、可再生能源,其合理的开发和利用已经成为一项国际研究热点。我国海岸线漫长,海洋面积广大,波浪能的合理利用有助于调节我国的能源结构,促进国民经济持续、健康和稳定的发展。在波浪能开发过程中,实现海水动能、势能转化为电能是一项关键技术,目前常见的能量转换装置包括振荡水柱式、越浪式、摆式等。本文建立了波浪能的运动数学模型,在传统的越浪式发电装置的基础上,设计了一种新型的碟型越浪式波浪能发电装置,并对该碟型发电装置的整体结构和工作原理进行详细介绍。     

U型OWC气室结构参量数值模拟研究

振荡水柱波能发电装置(OWC)是一种在世界上被广泛应用的波浪能发电装置。研究发现U型振荡水柱装置比传统的振荡水柱装置拥有更高的捕能效率。U型振荡水柱装置(U-OWC)由传统的振荡水柱结构以及在来浪方向的U型导管组成,气室通过U型导管与外界波浪场连通。由于U型导管的存在,在相同的波浪条件下相较于传统的振荡水柱装置U型振荡水柱装置拥有更大的特征周期以及压力波动,这使其能更大程度上吸收入射波的能量。U型气室的结构参数,例如相对宽度对装置的性能有很大的影响。本文采用了计算流体力学商用软件Fluent,基于两相流流体体积法(VOF)构建了数值波浪水槽,探究了气室内自由表面变化、气室内压强以及气室顶端的气流速度并以此优化U型气室结构的设计。研究同时还得到了相对宽度对气室捕能性能的影响结果,对进一步的设计与研究提供了参考。     

自升式波浪能发电装置设计与试验研究

为了解决能源短缺问题,着眼于开发丰富的波浪能,设计了一种以自升式平台为载体的新型波浪能发电装置。此新型自升式波浪能发电装置与其他波浪能发电装置相比,具有抗风、抗浪、连续、高效、稳定、适应性强等优点。采用理论分析与实物试验相结合的方法,研究该装置实施波浪发电的可行性。试验结果表明:自升式波浪能发电装置在实际海况下能够正常进行发电作业,验证了该波浪能发电装置的可行性,波浪发电效率超过项目技术指标的15%,达到了预期的效果。总的来说,自升式波浪能发电装置已经在多方面实现了突破,总体技术达到了国内领先水平。     

振荡水柱气室结构优化设计对比

波浪进入振荡水柱气室的能量转换流体动力学性能影响波浪能捕获效率,以方形和圆柱形两种类型的底部开口空心腔室气室为对象建立4种结构模型,分析入射波浪进入气室引发的波浪振荡特性和腔室内的气动特性。基于计算流体力学软件构建三维数值波浪水槽VOF模型模拟分析振荡水柱引起的气室内顶端压强,对比气室压强模拟计算获取的4组数据,结果表明,前后壁不对称方形气室的波浪能量收集效率较高。单一参数获得4种气室模型共28组仿真数据,比较分析入射波高及前墙入水深度等参数变化对气室内液面波动和压强的影响。     

100kW鸭式波浪能发电装置的建造要点

鸭式技术是目前世界上效率最高的波浪能技术,以广州中船龙穴造船有限公司与中科院广州能源研究所联合设计建造的100 kW鸭式波浪能发电装置为研究对象,介绍该装置的主要建造要点,分析施工中的主要技术.     

振荡浮子式波浪发电装置的水动力分析

随着传统化石能源的日益枯竭,各种清洁能源开始走进人们的视线。在各种清洁能源中,波浪能以其能量密度高、易于被采集而受到高度关注。而作为采集和转化波浪能的波浪能发电装置对于波浪能的开发起着不可替代的作用。波浪发电装置在位运行过程中受多种因素的影响,其空间形态及运动具有典型的强非线性特征,相当复杂。本文结合某振荡浮子式波浪发电装置的具体参数及系泊设计,将该装置的系泊缆索离散为凝集质量模型,运用海洋工程专业软件OrcaFlex建立了该振荡浮子式波浪发电装置在某一特定海况下的水动力学分析模型。对该装置的系泊缆索进行了特性分析,得到了该装置的主体浮子结构的空间六自由度时域变化情况。仿真结果可对具体的工程实践提供一定的工程指导和理论支持。     

波浪能发电技术在船舶上的应用

为保护环境、节能减排,推进可再生能源――波浪能的利用,回顾波浪能发电技术发展史,从波浪能转换装置优化和应用两方面概述其发展情况,分析波浪能发电装置在船舶上的应用实例,归纳适合各种船舶特点的波浪能发电装置类型,总结波浪能发电装置在船舶上的应用趋势:在船舶设计初期,充分考虑波浪能的利用;将波浪能发电作为船舶辅助和生活用电;将波浪能与其他新能源联合应用。将可再生能源波浪能应用在船舶发电上,可有效降低船舶排放,有利于人类社会可持续发展。     

液压作用下的振荡浮子波能装置物理模型试验设计

波浪能发电装置的研发是海洋工程、机械工程、自动化工程等多学科的综合应用,对于振荡浮子波能发电装置,浮子在波浪和液压系统共同作用下的运动机理仍待深入研究。本文介绍了液压作用下的振荡浮子波能发电装置物理模型试验系统设计,拟通过水工物理模型试验的方法,利用数据采集及控制系统同时监测波浪场、浮子运动、液压系统性能及发电功率输出情况,构建波能发电装置各环节耦合联动的全过程模型。     

海上灯浮标晃动发电装置设计试验分析

波浪能是一种分布广泛、技术环境友好的可再生环保能源,利用波浪能发电为海上灯浮标提供能源补给具有良好的经济效益和社会效益。介绍将波浪能发电应用于灯浮标发展现状,结合航标工作实际设计一种新型的灯浮标晃动发电装置并进行定性试验分析,最后对装置的进一步改进提出建议。     

U型振荡水柱波能发电装置波浪力试验研究

U型振荡水柱波能发电装置(U型OWC)最早由意大利学者Boccotti于2002首次提出,到目前为止相关研究只有不到20年的时间。目前关于U型振荡水柱波能发电装置的研究重点还是放在装置的一级、二级能量转换效率上,对结构受力的相关研究较少。本文以U型OWC波能发电装置为研究对象,通过物理模型水工试验的方法对装置受到的波浪力进行研究分析。重点研究了装置前挡板在不同的波浪要素下,不同结构参量的变化对装置受力的影响。     

振荡浮标式波浪能发电机设计参数的初步选定

参考某型振荡浮标式波浪能发电机的具体参数,结合装置的工作过程,建立海洋浮标工作过程的动力学方程;基于数值分析软件Matlab分析给定海况下浮标质量、电磁阻尼系数与装置工作安全性、能量转换效率的对应关系;探索了一组装置结构的最优化参数。研究结果对海洋可再生能源研究具有一定的参考价值。     

海上漂浮式综合发电平台设计

针对海岛区域的孤立性、海上环境的复杂恶劣性以及波浪发电的不稳定性,结合风能、太阳能、潮汐能及波浪能发电的特征,提出一种新型的海上漂浮式综合发电平台,该平台可以综合利用风电、太阳能、潮汐能、波浪能等能源,同时还可以为海岛提供大型养殖网箱。     

基于直线电机的波浪能发电系统综述

本文介绍了波浪能利用的背景和现状,以及直线发电机在当前波浪能发电装置中的优越性;介绍了基于直线电机的波浪能发电装置的结构与工作原理。对波浪能发电机组和电网间不同的联接方式进行了定性分析和比较。基于直线电机的波浪能发电装置具有效率高、结构简单以及安装维护简易等特点,在波浪能利用领域具有广阔的应用和发展前景。     

基于联合仿真的波浪能发电装置PTO系统参数优化研究

PTO(power take-off)系统是波浪能发电装置（wave energy converter, WEC）的重要组成部分。本文针对摇臂式波浪能发电装置,提出一种机械式PTO系统,考虑发电机负载与机械传动的影响,开展摇臂浮子水动力性能与PTO系统的联合仿真研究。分析摇臂浮子在不同行程工作模式下的运动响应,并对联合仿真模型的PTO系统参数进行优化。研究发现：在目标海况下,本项目设计的发电装置,双行程工作的WEC系统功率显著高于单行程工作状态,双行程WEC最佳功率对应的传动比约为72.5;单行程工作的摇臂浮子在低传动比（小于60）下的上升、下降功率近乎相等,随着传动比的增加,上升、下降行程的功率相较于双行程模式都分别递增,且下降行程功率大于上升行程功率。本文采用的联合仿真方法可为不同海况与各类振荡浮子式波能发电装置的设计与选型提供参考。     

基于Workbench的双浮体波能捕获装置建模与仿真研究

针对目前各种波浪能发电装置中存在的可靠性低、寿命短、建造维护难等问题,结合我国大部分海域低能流密度的现实,介绍一种以双体船为载体、以陀螺浮子捕获波能的振荡浮子式发电装置。以Workbench为平台,首先完成几何建模及网格划分,然后分别在FLUENT和ANSYS中完成流体分析与结构分析,得出了不同底圆半径的陀螺浮子在水流水平和竖直冲击下的受力和变形,以此为依据判断其对波浪的适应性、功率特性以及效率特性。通过数值模拟研究,遴选影响浮子受力和变形的关键参量,为该类浮子的实用化设计提供依据。仿真结果表明,选择陀螺形浮子作为试验平台波浪能捕获装置是非常合理的。     

波浪能在航船上的应用分析

为节约能源损耗,推进对海洋中波浪能的充分利用,概述了波浪能利用技术在船舶上的应用,分析现有波浪能装置在趸船或海洋平台上的应用,提出解决航行船舶利用波浪能的难题的总体思路,总结船舶使用波浪能利用技术的发展趋向;将波浪能发电装置应用于航行中的船舶,可以有效降低船舶航行时的碳排放,达到船舶节能减排的目的,实现绿色航运.     

浮筒式波浪发电平台性能分析研究

波浪能发电浮筒的研究关键是实现波浪能发电装置的能量转换最大化。根据"海院1号"浮筒式波浪发电平台的运动特点,提出了一种预测浮子垂荡运动的时域方法。同时,通过MATLAB模拟计算,获得最佳系统压力和平均传输功率。经海测试验验证了数值模拟的正确性,为波浪发电平台浮筒设计优化提供依据,具有工程应用价值。     

浮岛式波浪能压电发电装置的结构设计与应用

提出一种简单高效、制造方便的浮岛式波浪能压电发电装置,浮岛随波运动使压电陶瓷产生形变,获得的电能经整流后由并联的超级电容器存储并收集。该装置以多浮岛为运维载体,引入压电效应开发利用波浪能,具备能量输出稳定、能量密度更高、可构建发电网络等优势。试验结果表明,增加振动频率可有效提高压电发电设备的电流与效率。压电发电装置可取代或淘汰电池供电方式,适应复杂水文地质条件下的环境监测、气象预测、科考探察、军事监管等领域低功耗无线传感器设备自给式供电的应用需求。     

波浪能发电装置水叶轮设计及试验

针对一种海洋波浪能轴流式叶轮波浪能发电装置,结合我国近海波浪特点,对该装置的叶轮进行结构设计、优化选型和实验验证。该海洋波浪能轴流式叶轮波浪能发电装置以水叶轮作为唯一的波浪能转化装置,能量转化效率是影响发电的重要因素。根据浮标的运动状态,结合我国近海水纹特征,得出不同设计参数下叶轮的轴向力、扭矩、相对出口压力、能量损失系数等关键数据。这些数据为制造样机提供力学及能量转化效率方面的指导作用。