[發(fā)明專利]波浪能裝置實(shí)海況測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310345541.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN103399273A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鑫;王海峰;郭毅;黃勇;賈寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家海洋技術(shù)中心
• 主分類號(hào): G01R31/34
• 分類號(hào): G01R31/34
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標(biāo)代理有限公司 12101
• 代理人: 崔立增

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋測(cè)量技術(shù)，主要涉及波浪能裝置指標(biāo)參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試方法。

背景技術(shù)

波浪能裝置俘獲海洋中波浪的能量，將其轉(zhuǎn)化為電能輸出，是一種新型綠色環(huán)保的可再生能源技術(shù)。波浪能裝置的功率輸出特性、年發(fā)電量和發(fā)電效率是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化過程中的核心技術(shù)指標(biāo)，在波浪能開發(fā)的推廣利用中具有重要作用。但是，實(shí)海況下的波浪能量隨機(jī)性極強(qiáng)，同一海域的能量密度年季變化較大，波浪能裝置的形式又多種多樣，其能量的俘獲與輸出均不穩(wěn)定，這就給上述三項(xiàng)指標(biāo)的測(cè)試增加了較大的難度，對(duì)測(cè)試方法也提出了較高的要求。目前，國(guó)內(nèi)外還沒有針對(duì)實(shí)海況下波浪能裝置功率輸出特性、年發(fā)電量和發(fā)電效率三項(xiàng)指標(biāo)成熟完整的測(cè)試方法，特別是在短期測(cè)試與評(píng)估方法方面更是空白。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的波浪能裝置核心指標(biāo)在實(shí)海況下還沒有完整的測(cè)試方法，本發(fā)明推出波浪能裝置實(shí)海況測(cè)試方法，利用波浪能裝置布放海域的迎浪方向設(shè)置的波浪觀測(cè)儀，監(jiān)測(cè)波浪能裝置工作海域的波浪狀況，同時(shí)利用波浪能裝置電力輸出端連接的電功率測(cè)試儀，監(jiān)測(cè)裝置的電力輸出參數(shù)，并結(jié)合裝置布放海域的波浪歷史數(shù)據(jù)，對(duì)監(jiān)測(cè)期間獲得的波浪和電功率數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)波浪能裝置功率輸出特性、年發(fā)電量和發(fā)電效率的測(cè)試與評(píng)估。

本發(fā)明涉及的波浪能裝置實(shí)海況測(cè)試方法，技術(shù)步驟包括：獲取波浪和電功率輸出測(cè)試數(shù)據(jù)，劃分功率特性分析區(qū)間，計(jì)算各功率特性分析區(qū)間代表數(shù)據(jù)點(diǎn)，擬合裝置功率特性曲線，獲取裝置布放海域波浪歷史數(shù)據(jù)，估算波浪能裝置年發(fā)電量，計(jì)算波浪能裝置平均能量輸出效率。

S₁、獲取波浪和電功率輸出測(cè)試數(shù)據(jù)

在波浪能裝置布放海域的迎浪方向上布放波浪觀測(cè)儀，獲取該海域波浪的波高和波周期數(shù)據(jù)；同時(shí)在波浪能裝置電力輸出端設(shè)置電功率檢測(cè)儀，測(cè)量電功率數(shù)據(jù)。波浪數(shù)據(jù)測(cè)試與電功率測(cè)試同步進(jìn)行，每30分鐘從波浪觀測(cè)儀獲得一次波高和波周期數(shù)據(jù)，同時(shí)從電功率檢測(cè)儀獲取一次平均電功率數(shù)據(jù)，每次獲取的波高和波周期數(shù)據(jù)與其同時(shí)獲取的平均電功率數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。同時(shí)獲取的波高值、波周期值與其對(duì)應(yīng)的平均電功率值組成一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)。

S₂、劃分功率特性分析區(qū)間

將S₁獲取的波浪和平均電功率數(shù)據(jù)組成的數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分組和劃分分析區(qū)間。依據(jù)每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)所包含波高值的大小來進(jìn)行分組，劃分到每組的數(shù)據(jù)點(diǎn)，均是滿足其包含的波高值大于等于某一波高值，且小于另一波高值的數(shù)據(jù)點(diǎn)，作為下限的波高值定義為組的起點(diǎn)，作為上限的波高值定義為組的終點(diǎn)。分組的目的是對(duì)被測(cè)試的波浪能裝置進(jìn)行功率特性分析，所分的組命名為分析區(qū)間。所分的組的起點(diǎn)和終點(diǎn)，即為分析區(qū)間的起點(diǎn)和終點(diǎn)，每個(gè)分析區(qū)間起點(diǎn)值和終點(diǎn)值的差值定義為該分析區(qū)間的區(qū)間寬度。劃分的所有分析區(qū)間首尾相連，區(qū)間與區(qū)間之間無重合，且保證所有的數(shù)據(jù)點(diǎn)均能夠且僅能夠分入一個(gè)所劃分的區(qū)間中。

除上述基本要求外，分析區(qū)間劃分時(shí)還分兩類區(qū)域進(jìn)行考慮：

第一類區(qū)域?yàn)檠b置的額定工作波高區(qū)域。每個(gè)波浪能裝置的設(shè)計(jì)均針對(duì)于最適合該裝置工作的波浪環(huán)境進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中最為重要的設(shè)計(jì)信息為“該裝置在波高值大于某一值且小于某一值的情況下工作狀況最為正常”，這個(gè)“工作狀況最為正常”的波高值范圍即定義為該裝置的額定工作波高區(qū)域。該區(qū)域是測(cè)試與分析波浪能裝置功率特性的重點(diǎn)區(qū)域，直接決定了功率特性分析的準(zhǔn)確性和年發(fā)電量估算的精度。

第一類區(qū)域的分析區(qū)間寬度取0.2米，保證有不少于10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)落入每個(gè)分析區(qū)間。如落入某個(gè)分析區(qū)間的數(shù)據(jù)點(diǎn)少于10個(gè)，則可擴(kuò)大該分析區(qū)間寬度，以增加落入分析區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)，但分析區(qū)間寬度應(yīng)不大于0.4米。

第二類區(qū)域?yàn)檠b置工作的臨近區(qū)域。即在裝置設(shè)計(jì)的大于額定工作波高區(qū)域上限值或小于額定工作波高區(qū)域下限值的波高條件下，波浪能裝置也可以維持工作。則以大于裝置額定工作波高區(qū)域上限的波高值，和小于等于測(cè)試過程中裝置可以維持工作的最大波高值為兩個(gè)端點(diǎn)，兩端點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)檠b置工作的上臨近區(qū)域；以小于裝置額定工作波高區(qū)域下限的波高值，和大于等于測(cè)試過程中裝置可以維持工作的最小波高值為兩個(gè)端點(diǎn)，兩端點(diǎn)之間的區(qū)域?yàn)檠b置工作的下臨近區(qū)域。上、下兩個(gè)臨近區(qū)域統(tǒng)稱為裝置工作的臨近區(qū)域。

臨近區(qū)域的分析區(qū)間寬度一般取為0.3或0.5米，并保證有不少于10個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)落入每個(gè)分析區(qū)間，如落入某個(gè)分析區(qū)間的數(shù)據(jù)點(diǎn)少于10個(gè)，則可擴(kuò)大分析區(qū)間寬度，以增加落入?yún)^(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)個(gè)數(shù)，分析區(qū)間寬度最大可至1米。

S₃、計(jì)算各功率特性分析區(qū)間代表數(shù)據(jù)點(diǎn)