[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

本發明公開了一種波浪能發電裝置節間距優化方法及裝置，方法包括：設置目標區域的海洋環境參數，并根據目標區域的海洋環境參數計算波能譜；根據目標區域的波能譜和波浪能發電裝置的幾何參數，計算得到波浪能發電裝置的水動力系數；根據水動力系數和譜方法計算得到目標區域中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，根據波浪能發電裝置的總發電功率的時間平均值對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，得到波浪能發電裝置總發電功率最大時，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。本發明實施例能夠有效提高波浪能發電裝置的波浪能捕獲效率。

技術領域

本發明涉及波浪能發電技術領域，尤其是涉及一種波浪能發電裝置節間距優化方法及裝置。

背景技術

世界能源危機愈演愈烈，人們紛紛把目光投向海洋。海洋占全球表面面積的71％，蘊藏巨大能量，其中波浪能是海洋能量的主要存在形式之一，具有儲量巨大、清潔、可再生等優點，被認為是解決能源問題的新方向。我國的波浪能資源可觀，近海海域能流密度大，波浪能的蘊含量約達1.5億kW，可開發利用量約為2300～3500萬kW，具有十分廣闊的發展前景。另一種評價能源的重要指標是能流密度。能流密度，是指在一定空間范圍內，單位面積(如平方米)所能取得的或單位重量(如公斤)能源所能產生的某種能源的能量或功率。波浪能具有較高的能流密度。

目前，現有的波浪能發電裝置優化方法為基于差分進化的波浪能轉換裝置整列優化，但是現有的波浪能發電裝置優化方法無法獲取最優的節間距數據，導致波浪能發電裝置的波浪能捕獲效率較低。

發明內容

本發明提供一種波浪能發電裝置節間距優化方法及裝置，以解決現有技術無法獲取最優的節間距，導致波浪能發電裝置的波浪能捕獲效率較低的技術問題。

本發明的第一實施例提供了一種波浪能發電裝置節間距優化方法，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，所述譜方法所使用的基函數包括但不限于傅里葉基函數