一种振荡浮子式波浪能发电装置的设计和研究

来源 :上海海洋大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liongliong463
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21世纪是海洋的世纪。近年,受化石能源日趋枯竭、能源供应安全和保护环境等因素的驱动,清洁无污染的海洋能开发有了很大发展,并且海洋能源的开发技术日渐完善,为人类合理地开发海洋能展示了美好的前景。目前,海洋浮标等离岸海洋设备无法通过电缆供电,大部分靠蓄电池或太阳能提供电能。而蓄电池容量有限,太阳能依赖天气状况,这些固有缺陷不能满足海洋观测设备长时间持续供电的要求,维护使用时间短。海洋中蕴藏着巨大的波浪能,波浪能具有可再生、能流密度高的优点。因此,开发海洋浮标用的波浪能发电装置十分必要。  本文通过对现有波浪能发电装置及波浪能转换方式进行对比分析后,设计了一种用于海洋浮标等海洋观测设备上的振荡浮子液压式波浪能发电装置。该装置固定在海洋浮标上,结构简单,便于维护,可多组并联使用并且利用全波浪发电。  装置应用于海洋浮标上时,由于浮子和浮标均随着波浪上下运动,因此,浮子和浮标能否产生垂直方向的相对位移成为波浪能发电的一个关键问题。本文运用MATLAB软件对用在三种不同尺寸海洋浮标上的在四种不同海况下的垂直圆柱形浮子和海洋浮标的相对位移进行了计算分析。结果表明,同相位工作时,波浪高度越大,浮子与浮标的相对位移越大;波浪周期越短,相对位移越大;浮标尺寸越大,相对位移越大。不同相位工作时,浮子和浮标的相对位移值随着相位差的增大而增大。  根据海洋浮标的用电需求对液压转换系统的主要液压元件做了合理的计算选型。同时针对选型元件建立了液压转换系统数学模型,并利用MATLAB/simulink对模型进行了仿真,仿真结果表明装置能够在一定海域条件下运行。  最后结合发电机的相应参数,提出了多组装置并联使用的方案,针对三个和四个浮子的方案进行了分析,分别对各位置的浮子以及配套装置进行了计算仿真,仿真结果表明,多组装置并联在实际海域中可与相应功率发电机匹配使用,且三组装置并联时性价比较高。
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