[發明專利]一種基于移動平均分析模型的海洋波浪發電裝置控制方法

在審

• 申請號: 201810071649.0
• 申請日: 2018-01-24
• 公開（公告）號: CN108301963A
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發明（設計）人: 余海濤;王琦;陳中顯
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: F03B15/00
• 分類號: F03B15/00;F03B13/12
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種基于移動平均分析模型的海洋波浪發電裝置控制方法，首先利用帶有數據存儲功能的傳感器，采集并存儲海洋波浪波高的歷史值和當前值；然后，通過建立移動平均分析模型，在分析海洋波浪波高的歷史值和當前值的基礎上，預測未來一段時間內的海洋波浪波高；最后，根據預測值，進行海洋波浪發電裝置運動狀態的優化控制，從而提高海洋波浪發電裝置把波浪能轉換成電能的效率。

技術領域

本發明公開了一種基于移動平均分析模型的海洋波浪發電裝置控制方法，屬于數據分析和控制領域。

背景技術

海洋波浪發電裝置的作用是把海洋波浪能轉換成電能，然后向海上平臺和偏遠島嶼上的用電設備進行供電，或者進行遠距離并網輸電。在較少的資金投入的情況下，如何能夠最大化地把海洋波浪能轉換成電能，成為當前海洋波浪發電技術領域的熱門問題。根據能量傳遞和機械振蕩理論，只有海洋波浪發電裝置的運行頻率與海洋波浪的運行頻率達到共振的條件下，才能夠最大化地把海洋波浪能轉換成電能。因此，根據海洋波浪波高的歷史值和當前值，進行未來某一時間段內的海洋波浪波高計算分析，并在此基礎上，進行海洋波浪發電裝置的優化控制，顯得尤為重要。

通常情況下，計算分析未來某一時間段內的海洋波浪波高數據序列，主要有一種方法，具體是：在海洋波浪發電裝置的波前某一距離點裝設波高傳感器采集裝置，在采集到當前位置的波高之后，根據波高傳感器采集裝置與海洋波浪發電系統之間的距離和波浪向前傳播的速度，進而對海洋波浪發電系統實施優化控制，從而使海洋波浪發電系統與當前海洋波浪波高的運行頻率達到共振；針對該方法，需要在海洋中獨立地安裝波高傳感器采集裝置，不僅增加了安裝工程的實施費用，也降低了海洋波浪面積的利用效率，尤其是針對大規模的海洋波浪發電陣列而言。

發明內容

技術問題：本發明提供一種能夠準確地實施海洋波浪發電裝置的優化控制，使海洋波浪發電裝置的運行效率最大化的基于移動平均分析模型的海洋波浪發電裝置控制方法，

技術方案：本發明的基于移動平均分析模型的海洋波浪發電裝置控制方法，包括以下步驟：

步驟1：根據海洋波浪的運動頻率大小，選取數據序列個數N，并利用傳感器采集和存儲海洋波浪波高的歷史值和當前值，得到數據序列X(N)；

步驟2：對步驟1得到的數據序列X(N)進行差分運算；

步驟3：對數據序列X(N)進行標準化處理，并對標準化處理后的數據序列，進行相關性分析；

步驟4：建立移動平均分析模型，并基于該模型預測未來某一段時間內的海洋波浪波高；

步驟5：根據步驟4計算得到的未來某一段時間內的海洋波浪波高數值，采用鎖存控制法，對海洋波浪發電裝置進行優化控制。

進一步的，本發明方法中，所述步驟1中采用的傳感器對于海洋波浪波高的采集頻率不低于30赫茲。

進一步的，本發明方法中，所述步驟2中根據下式進行差分運算：

H(n)＝X(n)-X(n-1)

其中n＝1，2，Λ，N表示數據序列的個數，H(n)為差分運算的結果，X(n)為第n個數據序列，X(n-1)為第n-1個數據序列。

進一步的，本發明方法中，所述步驟3中根據下式對數據序列X(N)進行標準化處理：

B(n)＝(H(n)-Ux)/m

其中，B(n)為標準化處理結果，U_x是數據序列的平均值，H(n)為差分運算的結果，

進一步的，本發明方法中，所述步驟3中采用耶爾-瓦克爾方程組進行相關性分析。

進一步的，本發明方法中，所述步驟4中根據下式計算未來某一時間段內的海洋波浪波高：