波浪能发电系统性能评估方法研究.pdf

《波浪能发电系统性能评估方法研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第31卷第4期2012年12月海洋技术OCEANTECHNOLOGYV01．31，No．4Dec．2012波浪能发电系统性能评估方法研究王项南1，李雪临1，王静1，路宽1，杨磊1，赵强2，许渊2(1．国家海洋技术中心，天津300112；2．中国电力科学研究院，北京100085)摘要：波浪能发电系统的性能评估是衡量其设计优劣、促进其产业化进程的关键，建立具有可操作性的波浪能发电系统性能评估方法尤为必要．从功率、效率和经济性三个方面给出了波浪能发电系统性能的定量评估指标，以实际测量的入射波浪记录和发电系统输出功率记录为基础数据．探讨了

2、各项评估指标的计量计算方法．为波浪能发电系统的性能评估提供理论参考依据、关键词：波浪能发电系统：性能评估：评估指标中图分类号：P743．1文献标志码：A文章编号：1003—2029(2012)04—0075—04波浪能指海洋表面波浪所具有的动能和势能，主要是由海洋上的风能转化而来，而风能又来源于太阳能，因此波浪能是一种绿色无污染的可再生能源：波浪能又是海洋中分布最广、最丰富的可再生能源，国际能源署2006年公布的统计数字表明，全球可开发利用的波浪能约为80000TWh／a，占海洋能资源总量的86％，是当年全球电产量的4．6倍⋯。每

3、平方米内可利用的波浪能约为风能或太阳能的15-20倍㈦。我国的海洋波浪能资源蕴藏量比较丰富，根据“908”近海可再生能源专项调查与评价结果，我国近海离岸20km一带的波浪能蕴藏量达到1599．52万kWI”，具有广阔的开发和利用前景。我国对波浪能发电系统的研究始于20世纪70年代，具备一定的研究基础并已突破关键技术，且近年来国家对海洋能开发利用十分重视，现已有波浪能发电系统进入了产业化前的实海况示范运行阶段。但目前国家还未出台相应的性能评价标准，因此建立可操作的波浪能发电系统性能评估方法势在必行：波浪能发电系统的性能评估首先通过波

4、浪观测系统的现场测量，结合近岸的波浪数值模型，对发电系统所在海域波浪能资源的时空分布加以评估；并在实测波浪参数的同时，对发电系统的输出功率进行现场测量，进而评估波浪能发电系统的性能，评估流程如图1所示。本文将着重探讨波浪能发电系统性能的评估方法，基于实测数据给出波浪能发电系统性能的定量评估指标，以期为实际测试中波浪能发电系统的性能评估提供参考依据：图1波浪能发电系统性能评估流程图1波浪能发电系统性能评估的主要指标波浪能发电系统性能评估的目的是通过对入射波浪能量和发电系统输出功率的测量和计算，衡量发电系统的没计优劣并促进其产业化进程

5、：本文主要从发电功率评估、效率评估和经济性评估三个方面给_}I；J，波浪能发电系统的性能评估指标，如图2所永。其中功率指标包括功率矩阵和性能矩阵，效率指标包括系统转换效率和俘获宽度比，经济性指标包括窬量系数和可利用率、2评估指标所需数据的获取本文用于计算评估指标的基础数据来源于现场测量的收稿日期：2012-08—24基金项目：海洋可再生能源专项一波浪能与潮流能独立电力系统综合测试技术资助项日n】l10NY02作者简介：王项南(1965一)，男．研究员，主要研究方F，J为海洋环境监测Email：not(·kj@vipsina．c(i

6、nl76海洋技术第31卷图2波浪能发电系统性能评估指标入射波浪记录和发电系统输出功率记录，以固定的时间间隔山(一般取30rain一3h)分别将它们划分成Ⅳ个记录片段，即得到Ⅳ组对应的入射波面和输出功率的时间序列。对其处理之后可得Ⅳ组关于有效波高、能量周期、入射方向谱参数、入射波功率密度、输出平均功率等数据结果，用于各项性能评估指标的统计计算。其中，输出功率记录的处理相对简单，主要统计其时间平均值。对于入射波浪记录，采用海浪谱估计理论【41，将波浪能功率密度P表示为：P=pg脏q(厂，d)s(厂，O)dOdf(1)式中：P为海水密度

7、；g为重力加速度；d为水深∥为频率；口为波向；C职d)为波浪群速；s(f=研为方向谱密度函数。深水条件下，上式可由有效波高日。．和能量周期疋表示为更常用的形式：一一2P=P一‘^g。H。。：T。(2)‘月_”m‘⋯式中：能量周期r定义为具有与实海况波浪相同能量的单频波浪对应的波浪周期15】。日。．和r是波浪能发电系统功率和效率评估指标中的重要参数，可由海浪谱矩计算得到：Hm，=4x]mo，一Ml(3)JP—mo式中：m。(凡=一1，0)代表第rL阶谱矩，其定义为：％=rlfoS(fS(f，O)dOdf(4)％2J。J。，(4’3波

8、浪能发电系统性能评估指标解析3．1功率指标3．1．1功率矩阵功率矩阵是目前评估波浪能发电系统性能的常用指标，它描述了不同海况下波浪能发电系统的输出功率大小。其纵坐标为有效波高H。，横坐标通常为能量周期r(或谱峰周期)。纵坐标步长△日。一般取O．5m