一种新型漂浮式波浪能发电装置的设计与研究.pdf

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1、2014年第28期(总第307期)商熟楚(CumulativNeoty_N2O8．2014．307)一种新型漂浮式波浪能发电装置的设计与研究吴涛，赵新生，杨波(连云港市海域使用保护动态管理中心，江苏连云港222001)摘要：文章针对江苏连云港所取得的漂浮式波浪能发电装置的研究新成果，较为详细地阐述了该装置的设计原理、基本结构以及工作过程，并对试验装置的特点进行了分析。目前，该发电装置研究与试验已取得了预期的效果，为下一步试验样机的制造奠定了良好的基础。关键词：波浪能；漂浮式；发电装置；试验装置中图分类号：P743文献标识

2、码：A文章编号：1009—2374(2014)28—0013-03当下，可再生能源是世界各国尤其是发达国家都在的压力与流速会根据液压发电机组的要求进行调整，经重点研究的课题，而海洋能作为一种极具发展前景的调整后的恒压恒流液流输入到液压发电机系统中进行发清洁可再生资源更是受到沿海国家的青睐。海洋能中以电，即波浪迫使采能器摆动，通过集压器的转换将波浪波浪能的利用与研究最为典型，因其分布范围广、易于能量转换成液压能，进而转换成电能。本项目研制的波大规模利用，从而受到众多沿海国家的高度重视。研究浪发电装置所产出的电能可以直接输出

3、使用，也可以储和开发海洋波浪能是世界各海洋国家共同努力发展的方存进行二次使用。根据连云港海州湾海洋平台海域波浪向，海洋波浪能发电装置的开发和应用将推动清洁能源特征，采能器设计为可在0．5m以上的波高开始工作，波的发展进程，对解决海岛和海上装备的电力供应问题具高在2m时达到最佳负荷状态。有重大意义。采能器和耦合件的设计充分考虑了采能器形状、江苏连云港海域使用保护动态管理中心自2010年耦合器结构、尺寸与实施海域的波长、波高和周期等起，与中科院广州能源所、东南大学、河海大学等科研相关波浪要素的匹配关系，使得发电量在同样海况下

4、院所合作，从事波浪能发电装置的研究工作。课题组提通过耦合件的作用使其最大化。采能器受波浪驱动运出建立独立的海洋波浪能发电装置初步设计为20kW直列动轨迹的理论分析与实海况测试分析计算表明，对于漂浮式结构。该装置在降低建造和运行维护成本、提高周期3秒、波高0．5m的波浪，活塞的往复运动行程能够抗大浪冲击能力、稳定的电能输出等方面都具有明显优达到lOOmm以上，为启动集压条件，在本项目的实施环势。文章将对该装置的设计原理、基本结构以及工作过境中已经达到单个集压器可以启动集压的条件(见图程进行阐述。1)。而对于周期5～6s、波

5、高2m的波浪，活塞的往复运动行程达~U844mm以上，则是集压器的理想挤压条件l装置总体设计(见图2)通过对波浪能发电装置的整体设计、仿真设计测试、零部件研制、试验和模型实海况试验等研究，取得相关成果，以研制出结构可靠、发电持续稳定、运营和一一一一一一10一一一一。]维护成本低的波浪能发电装置。一一一一～～～～一一⋯I_一卜一一一一⋯～卜～该装置为直列漂浮式波浪能发电装置，主要由采能L一一一一一。一L一一一一一一一。器与连接耦合件组成，所使用的材料均为船用钢材及结图1启动波高差变化图构钢材，材料来源广泛且容易采购。采能器

6、之间通过耦合连接件连接，耦合连接件为一个适应波长的加力杆，采能器在波浪的作用下随波浪摆动，加力杆通过铰链轴的支撑作用驱动集压器活塞做两点间的往复运动，从而挤压在集压器中的液体，迫使集压器中的液体形成一个从常压一高压一常压的往复循环过程，继而高压液流输图2理想波高差变化图入到液压调平蓄能装置中，液压调平蓄能装置出口液流一13—2主要研究内容是极其必要的。采能器使用双层结构设计，分为上密封该直列漂浮式波浪能发电装置，主要由采能器、耦舱与下压载舱。装置的正常工作状态是装置整体的大部合连接系统、集能蓄能系统、发电系统以及锚固系统

7、组分是浸在海水中(如图4所示)，根据波浪高度调整装成(见图3)。置的吃水深度，最大限度地提高采能器工作效率，使装置在适当的波浪驱动力作用下平稳地工作。图4直列漂浮式波浪能装置抗风浪半潜工作状态(正常情况下)当海况出现恶劣情况时候，提前将装置的压载调整图3装置示意图到适合配置(图5)，减少装置上部的受浪面积，使装其工作原理是采能传输系统随波涌运动，接受海洋置在较稳定的状态下工作。涌动的能量，通过铰链驱动集压系统工作，集压系统给流体施加压力，把不稳定的压力流压入稳压系统中，经过调平之后，稳定的压力流驱动液压发电系统稳定运行，

8、继而通过输出系统输出稳定电压和电流。流体回流进入循环状态。2．1整体装置与波浪匹配的适应性优化图5直列漂浮式波浪能装置抗风浪半潜工作状态(恶劣情况下)2．1．1通过采能器在波高运动变化中的规律、仿如海况环境进一步恶化，如强台风的袭击，此时可真设计以及水槽试验的验证，对比仿真设计的设置条打开采能器的进水口，自然灌入海水