[發明專利]一種波浪能發電裝置節間距優化方法及裝置

有效

• 申請號: 202011086844.4
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN112365026B
• 公開（公告）日: 2023-10-17
• 發明（設計）人: 王立國;馮瀚生;林茂峰
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06;F03B13/16
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 郭浩輝;麥小嬋

1.一種波浪能發電裝置節間距優化方法，其特征在于，包括：

根據目標區域的海況以及當地地形，設置海洋環境參數，并根據所述海洋環境參數計算波能譜；其中，所述海洋環境參數包括：非規則波情況下的有效波高和周期或者規則波情況下的波高和周期；

根據所述波能譜和所述目標區域中的波浪能發電裝置的幾何參數，計算得到所述波浪能發電裝置的水動力系數；

根據所述水動力系數和譜方法求解波浪能發電裝置的能量轉換系統在計及約束條件下的最優控制量，采用所述最優控制量計算得到所述目標區域中所述波浪能發電裝置在物理約束下的總發電功率的時間平均值；

采用優化算法，根據所述波浪能發電裝置的總發電功率的時間平均值對所述波浪能發電裝置中浮子的尺寸參數和節間距參數進行優化，得到所述波浪能發電裝置總發電功率最大時，所述波浪能發電裝置中浮子的最優尺寸參數和最優節間距參數。

2.如權利要求1所述的波浪能發電裝置節間距優化方法，其特征在于，根據所述水動力系數和譜方法求解波浪能發電裝置的能量轉換系統在計及約束條件下的最優控制量，采用所述最優控制量計算得到所述目標區域中所述波浪能發電裝置在物理約束下的總發電功率的時間平均值，具體為：

利用基函數逼近波浪能發電裝置狀態量和能量轉換系統的控制量，將所述水動力系數代入連續運動方程，并將所述連續運動方程離散化，將所述能量轉換系統的控制變量的求解問題轉化為標準優化問題，同時結合所述波浪能發電裝置的物理約束條件，求解滿足所述物理約束條件的能量轉換系統的控制量的全局最優值，并根據所述全局最優值計算波浪能發電場的總發電功率的時間平均值。

3.如權利要求1所述波浪能發電裝置節間距優化方法，其特征在于，根據所述波能譜和所述目標區域中的波浪能發電裝置的幾何參數，計算得到所述波浪能發電裝置的水動力系數，具體為：利用水動力學分析軟件AQWA根據海洋環境參數、波浪能發電裝置幾何參數計算得到水動力系數。

4.如權利要求1所述波浪能發電裝置節間距優化方法，其特征在于，所述譜方法所使用的基函數包括但不限于傅里葉基函數。

5.如權利要求1所述波浪能發電裝置節間距優化方法，其特征在于，采用優化算法，根據所述波浪能發電裝置的總發電功率的時間平均值對所述波浪能發電裝置中浮子的尺寸參數和節間距參數進行優化，得到所述波浪能發電裝置總發電功率最大時，所述波浪能發電裝置中浮子的最優尺寸參數和最優節間距參數，具體方式為：

根據優化算法求得在約束條件下函數的最小值，即為所述波浪能發電裝置的最優總發電功率，同時可求得所述最優總發電功率對應的波浪能發電裝置浮子的最優尺寸參數和最優節間距參數。

6.一種波浪能發電裝置節間距優化裝置，其特征在于，包括：第一計算模塊、設置模塊、第二計算模塊和優化模塊；

所述第一計算模塊，用于根據目標區域的海況以及當地地形，設置海洋環境參數，并根據所述海洋環境參數計算波能譜；其中，所述海洋環境參數包括：非規則波情況下的有效波高和周期或者規則波情況下的波高和周期；

所述設置模塊，用于根據所述波能譜和所述目標區域中的波浪能發電裝置的幾何參數，計算得到所述波浪能發電裝置的水動力系數；

所述第二計算模塊，用于根據所述水動力系數和譜方法求解波浪能發電裝置的能量轉換系統在計及約束條件下的最優控制量，采用所述最優控制量計算得到所述目標區域中所述波浪能發電裝置在物理約束下的總發電功率的時間平均值；

所述優化模塊，用于采用優化算法，根據所述波浪能發電裝置的總發電功率的時間平均值對所述波浪能發電裝置中浮子的尺寸參數和節間距參數進行優化，得到所述波浪能發電裝置總發電功率最大時，所述波浪能發電裝置中浮子的最優尺寸參數和最優節間距參數。