漂浮多振荡浮子式波浪能发电系统原理及 仿真分析.pdfVIP

漂浮多振荡浮子式波浪能发电 系统原理及其仿真分析 杨绍辉1’2，何宏舟1’2 (1．集美大学机械工程学院，厦门，361021； 2．福建省清洁燃烧与能源高效利用工程技术研究中心，厦门，361021) 摘要：本文提出并设计了新型多振荡浮子式波浪能发电系统，该系统可以同时利 用多个振荡浮子收集海面上不同位置的波浪能并转化为电能。建立了该系统的数 学模型，进行了计算机仿真分析。分析结果表明该系统能够实现多个振荡浮子波 浪力矩的耦合叠加，理论分析与仿真实验一致，验证了多振荡浮子式波浪能发电 系统的可行性，为实海况实验提供了理论依据。 关键词：波浪能；发电系统；振荡浮子；仿真分析 1 引言 波浪能是一种绿色环保和储量丰富的海洋可再生能源，日益受到科研工作者的广泛关 注¨以]。基于振荡浮子的点吸收式波浪能收集装置是捕获波浪能的主要方式之一，具有安 装维修方便、成本较低、投放点机动灵活等特点，逐渐成为开发利用波浪能的一条有效途 径口。4]。例如，在国内，中科院广州能源所2006年已建成了一个具有液压式动力摄取系 1年开发的lOkW单浮子直线电机式波浪 统的50kW岸式振荡浮子点吸收式波能装置，201 Power AquaBuOYs装置和美国Ocean 了海试试验，单机容量均为40kW。 虽然点吸收式波浪能发电装置有很多种结构，但是其中大多数装置由于只利用一个 (或者少量)振荡浮子来收集波浪能，受到单个振荡浮子体积、重量等因素的限制，同一 套系统的发电总功率受到限制，导致发电成本较高。同时由于波浪能的不稳定性等因素， 也使得单个振荡浮子的发电系统电能输出不稳定，甚至无法连续发电。因此，美国在Pow- 创新团队基金资助项目(2009A002)；集美大学黄慧贞基金项目(ZC2011017) 170 第二届中国海洋可再生能源发展年会暨论坛论文集 置也将20个振荡浮子布置成两列，进行了1／10比尺的海试试验。目前，具有多个振荡浮 子的波浪能收集发电装置正在成为研究的热点。 本文在点吸收式波浪能转化研究的基础上，提出并设计了一种多振荡浮子式波浪能发 电系统㈧，建立了系统的数学模型，进行了计算机仿真分析，验证了该系统在理论上的可 行性。为系统的优化设计和实海况试验提供了理论依据与实验数据参考。 2系统构成与运行原理 2．1 系统构成 多振荡浮子式波浪能发电系 统主要由漂浮式平台、多个振荡 浮子、传动索、超越离合器、配 ● 重体、锥齿轮、旋转轴、增速齿 2 轮箱、飞轮、永磁交流发电机、 3 4 AC／DC全控整流器、控制装置、 5 蓄电池和电气负载等设备组成。6J， 6 如图1所示为系统的三维结构示 7 8 意图。每条传动索一端连接振荡 9 浮子，绕过海底重物上的定滑轮 “ 和旋转轴上的超越离合器，另一