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基于LMMHD波浪能发电机特性的高效实时输出功率控制系统

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电力自动化设备 2024年第6期44卷 43-49页

作者：张庆贺赵峰刘保林李建李然彭爱武中国科学院电工研究所北京100190 中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京100049

针对目前液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电机输出功率控制系统响应慢、精度差、变换效率低、低压下不能可靠换向的问题,在LMMHD波浪能发电机输出特性分析的基础上,提出一种通过实时调节LMMHD发电机等效负载来控制发电机输出功率的控制策... 详细信息

针对目前液态金属磁流体(LMMHD)波浪能发电机输出功率控制系统响应慢、精度差、变换效率低、低压下不能可靠换向的问题,在LMMHD波浪能发电机输出特性分析的基础上,提出一种通过实时调节LMMHD发电机等效负载来控制发电机输出功率的控制策略,该控制策略快速准确且多模块并联时不存在并联均流问题。通过对考虑寄生参数影响的主电路效率的理论分析,得到了所提输出功率控制策略下主电路效率的变化规律,进而提出了多模块并联的方案,提高了系统效率,降低了单模块的设计难度。并提出了一种滚动时域判断和双模块独立驱动的换向驱动方法,在实现低压下可靠换向的同时避免了电流从体二极管流通,降低了导通损耗。仿真和样机实验结果验证了所提策略的有效性。

关键词：波浪能发电液态金属磁流体发电机输出功率控制全桥Boost电路模块化

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波浪能供电观测浮标防腐方案设计及仿真

太阳能学报 2024年第2期45卷 213-217页

作者：张亚群李显豪盛松伟王坤林黄圳鑫高桂飞中国科学院广州能源研究所广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广州510640 中国科学技术大学能源科学与技术学院合肥230026 青岛雅合科技发展有限公司青岛266011

针对波浪能供电观测浮标的结构组成,分析其工作原理、运动特性、各系统处的海洋腐蚀环境,将浮标划分成多个海洋污损区域。基于目前的防腐方法和浮标复杂的海洋腐蚀环境,综合考虑成本及施工时效性,提出一种防腐油漆涂层加阴极保护双组合... 详细信息

针对波浪能供电观测浮标的结构组成,分析其工作原理、运动特性、各系统处的海洋腐蚀环境,将浮标划分成多个海洋污损区域。基于目前的防腐方法和浮标复杂的海洋腐蚀环境,综合考虑成本及施工时效性,提出一种防腐油漆涂层加阴极保护双组合的防腐方法,并进行外加电流阴极保护防腐系统及关键参数的设计。通过数值模拟,确定该系统布置在浮标主浮体侧面可实现较好的防腐效果。最后,提出两种防腐系统位置布置方案。

关键词：波浪能装置浮标腐蚀漂浮式波浪能发电装置阴极保护

振荡水柱波浪能发电装置机电转换及控制研究进展

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太阳能学报 2024年第10期 699-709页

作者：刘艳娇黄铭冶彭爱武中国科学院电工研究所中国科学院大学

在间歇、随机及波动的波浪作用下，振荡水柱波浪能发电装置的空气透平转速和扭矩长期随海况多级变化、短时随波浪波动，机电转换系统结合变工况控制策略是实现输出电能最大化和平稳化的关键之一。该文从振荡水柱式波能转换技术原理及特... 详细信息

在间歇、随机及波动的波浪作用下，振荡水柱波浪能发电装置的空气透平转速和扭矩长期随海况多级变化、短时随波浪波动，机电转换系统结合变工况控制策略是实现输出电能最大化和平稳化的关键之一。该文从振荡水柱式波能转换技术原理及特点出发，重点分析机电转换环节运行工况、运行要点及拓扑结构，归纳总结不同类型控制策略，探讨机电转换及控制技术现状、存在问题，并展望未来发展趋势。

关键词：海洋能波浪能发电装置振荡水柱发电机控制

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吃水深度对振荡水柱式波浪能发电浮标水动力学性能的影响

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可再生能源 2024年第9期42卷 1271-1278页

作者：周逸伦张亚群刘天骄蒋鹏盛松伟昆明船舶设备研究试验中心云南昆明650051 中国科学院广州能源研究所广东广州510640 中国科学院可再生能源重点实验室广东广州510640

波浪能浮标的能量转换效率由其水动力学性能决定。由设计经验可知,浮标的水动力学性能受吃水深度的影响较大。文章以波浪能浮标为研究对象,开展对浮标吃水深度的水动力学性能研究。首先介绍浮标的结构及工作原理;其次建立浮标在5种吃水... 详细信息

波浪能浮标的能量转换效率由其水动力学性能决定。由设计经验可知,浮标的水动力学性能受吃水深度的影响较大。文章以波浪能浮标为研究对象,开展对浮标吃水深度的水动力学性能研究。首先介绍浮标的结构及工作原理;其次建立浮标在5种吃水深度工况下的仿真模型,进行数值模拟计算,获得浮标在设计工况下的水动力学参数及能量转换效率;最后进行物理模型试验,研究了6种吃水深度工况下浮标的俘获宽度比(RCW),并与仿真结果进行对比分析。结果表明:当吃水深度为75 mm时,模型RCW最大为56.8%;吃水深度对浮标RCW峰值分布影响较大;在特定的气动阻尼下,仿真模拟结果与物理模型试验结果拟合度较高,误差小于5%。

关键词：波浪能振荡水柱俘获宽度比数值模拟吃水深度

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基于液压负载的摆臂式波能装置CFD分析

华中科技大学学报(自然科学版) 2024年第10期52卷 60-66页

作者：何广华栾政晓张志刚荆芃霖哈尔滨工业大学机电工程学院哈尔滨工业大学(威海)海洋工程学院山东船舶技术研究院

为使研究摆臂式振荡浮子发电装置的水动力性能及输出功率更加贴近实际工程应用，应用计算流体力学方法(CFD)建立了摆臂式振荡浮子发电装置数值模型，建立了摆臂与浮子耦合模型并采用定阻力负载来模拟液压系统PTO(能量输出)中的活塞杆阻... 详细信息

为使研究摆臂式振荡浮子发电装置的水动力性能及输出功率更加贴近实际工程应用，应用计算流体力学方法(CFD)建立了摆臂式振荡浮子发电装置数值模型，建立了摆臂与浮子耦合模型并采用定阻力负载来模拟液压系统PTO(能量输出)中的活塞杆阻力．首先，对所建立的三维黏性数值波浪水池开展了网格和时间步收敛性验证；然后，基于重叠网格技术对摆臂式振荡浮子发电装置的不同吃水及PTO不同作用形式进行了研究；最后，分析了摆臂长度对装置水动力性能及输出功率的影响．结果表明：吃水增加可以使浮子在更短的摆臂长度下启动；在目标海况下，摆臂式振荡浮子发电装置的平均功率随着摆臂长度的增加先增大后降低，当力臂比为3.5时，总功率为10.26 kW，达到最大．

关键词：波浪能发电装置计算流体力学数值波浪水池动力输出系统模型实验

螺旋型垂直轴风力机的气动性能研究及结构参数优化

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农业工程学报 2017年第22期33卷 262-268页

作者：谢典顾煜炯杨宏宇孙旺耿直王兵兵华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

在H型垂直轴风力机的研究基础上,针对其启动性能较差、风能利用系数低等问题,提出了一种螺旋型垂直轴风轮。首先基于流管模型通过MATLAB编程对其性能开展了粗略分析,然后通过Fluent软件对螺旋型风轮进行了数值模拟,研究了风轮结构参数... 详细信息

在H型垂直轴风力机的研究基础上,针对其启动性能较差、风能利用系数低等问题,提出了一种螺旋型垂直轴风轮。首先基于流管模型通过MATLAB编程对其性能开展了粗略分析,然后通过Fluent软件对螺旋型风轮进行了数值模拟,研究了风轮结构参数对其气动性能和启动性能的影响规律,并将优化的螺旋型风轮与同扫掠面积的H型风轮进行了对比。结果表明螺旋型风轮在旋转一周过程中,力矩系数波动幅度不超过40%,且力矩系数均为正值,利于其启动;此外,螺旋型风轮的风能利用系数也较H型风轮高2%~3%,尤其是在叶尖速比较低的情况。该文提出的螺旋型风力机较之H型风力机,在旋转过程中力矩系数变化小,在4 m/s风速即可启动,拓宽了可利用的风能范围,在低风速区域更适用,且整体风能利用系数也能有所提升。

关键词：风力机优化风能垂直轴螺旋型数值模拟对比分析

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梯形摆式波能转换装置水动力性能研究

太阳能学报 2014年第4期35卷 589-593页

作者：王冬姣邱守强叶家玮华南理工大学土木与交通学院广州510640

基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性... 详细信息

基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性阻尼的作用,当波浪周期等于装置的固有周期且负载阻尼系数等于辐射阻尼系数时可获最大的输出功率。类似于船舶横摇,对摆式波能转换装置而言有必要考虑非线性阻尼的影响,分析非线性阻尼对最佳负载阻尼系数的影响及负载阻尼系数对摇幅及波能转换效率的影响。

关键词：摆式波能转换装置非线性阻尼水动力性能负载阻尼波能转换效率

CaO表面更新对微拟球藻催化热解制备生物油的影响

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化工学报 2014年第11期65卷 4340-4346页

作者：杨林张秀丽杨雅王许云徐秀峰郭庆杰青岛科技大学化工学院清洁化工过程山东省高校重点实验室山东青岛266042 烟台大学应用催化研究所山东烟台264005

分别以水合化法和热缺陷法对CaO进行表面更新，用N2物理吸附（BET）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和CO2吸附技术对表面更新后的CaO进行了结构表征，并利用制备的CaO在管式炉内对微拟球藻进行了催化热解研究。结果表明：两种更新... 详细信息

分别以水合化法和热缺陷法对CaO进行表面更新，用N2物理吸附（BET）、X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）和CO2吸附技术对表面更新后的CaO进行了结构表征，并利用制备的CaO在管式炉内对微拟球藻进行了催化热解研究。结果表明：两种更新方法均能明显提高CaO的比表面积、介孔数目及孔体积。CaO的表面更新处理没有改变基本的晶相结构，仍为立方晶型。两种更新方法均能显著提高CaO的催化活性，且改善了产物油品的性能。相比较而言，水合CaO的催化脱氧性能较高，催化热解得到的生物油产率为28.65%、含氧量为4.67%、热值高达38.600 kJ·g^-1、运动黏度低（8.011 mm2·s^-1）、含水率低（2.49%），且催化热解后的生物油以C12～C17饱和直链烷烃为主，适合进一步精制为生物柴油。

关键词： CaO 水合化热缺陷微拟球藻催化热解生物油

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水平轴潮流能捕获桨叶水动力研究

太阳能学报 2016年第9期37卷 2430-2436页

作者：郑堤朱斌陈俊华胡利永浙江大学宁波理工学院机能学院宁波315100 宁波大学机械工程与力学学院宁波315211

基于叶素动量理论和伯努利原理建立桨叶动力学模型,从能量捕获效率最大化原则出发,采用非线性优化方法求解得到桨叶外形参数,并制作出桨叶进行实验测试。结果表明,优化后的桨叶在设计流速附近运行时能获得更大的功率,并更接近理论预测值... 详细信息

基于叶素动量理论和伯努利原理建立桨叶动力学模型,从能量捕获效率最大化原则出发,采用非线性优化方法求解得到桨叶外形参数,并制作出桨叶进行实验测试。结果表明,优化后的桨叶在设计流速附近运行时能获得更大的功率,并更接近理论预测值,可验证该动力学模型的正确性和有效性。

关键词：潮流能桨叶压差升力冲击动力学模型