[發(fā)明專利]一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110246608.2
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN112949188B
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹飛飛;韓蒙;史宏達(dá);龔昊翔;朱凱;韓治;趙致磊;江小強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 中國海洋大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/27
• 分類號(hào): G06F30/27;G06N3/12;G06F111/06
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲;鄒蘊(yùn)

本發(fā)明提供一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)及方法，以MATLAB語言和Windows批處理命令編寫，包括：MA?System，進(jìn)行仿真模型建立、數(shù)據(jù)讀入輸出、水動(dòng)力計(jì)算、獲能數(shù)據(jù)輸出，并計(jì)算出波浪能裝置的平均發(fā)電功率；以及尋優(yōu)運(yùn)算系統(tǒng)，將MA?System的計(jì)算結(jié)果與智能尋優(yōu)算法相結(jié)合，計(jì)算出平均發(fā)電功率最大的波浪能裝置所對應(yīng)的參數(shù)。根據(jù)本發(fā)明，在大量數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上采用智能優(yōu)化算法進(jìn)行全自動(dòng)尋優(yōu)操作，對單個(gè)波浪能裝置或者多個(gè)陣列布置波浪能裝置進(jìn)行獲能功率影響參數(shù)分析簡單高效地尋找到具體海域條件下發(fā)電功率最大的波浪能裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)配置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于波浪能發(fā)電領(lǐng)域，特別涉及一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

波浪能是海洋能的一種具體形態(tài)，也是海洋能中最主要的能源之一，它的開發(fā)和利用對緩解能源危機(jī)和減少環(huán)境污染是非常重要的。目前，波浪能作為一種綠色可再生能源日益受到世界各國關(guān)注，開發(fā)利用前景廣闊。然而，海浪運(yùn)動(dòng)是不規(guī)律的且不穩(wěn)定的，如何充分利用波浪能，日益受到科研工作者的廣泛關(guān)注。

波浪能裝置俘獲收集波浪能并轉(zhuǎn)化為電能，實(shí)現(xiàn)波浪發(fā)電。然而，不同結(jié)構(gòu)參數(shù)的波浪能裝置在不同海域條件下的發(fā)電功率存在差異，如何尋找到具體海域條件下發(fā)電功率最大的波浪能裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)配置，即、波浪能裝置的參數(shù)優(yōu)化配置，成為波浪能發(fā)電研究的關(guān)鍵技術(shù)。

于實(shí)際研究中，波浪能裝置優(yōu)化時(shí)，獲能功率與結(jié)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系往往是隱形的、復(fù)雜的，隨著設(shè)計(jì)變量的增多，不同變量匹配組合也成倍增加。例如，布置于實(shí)際海域的波浪能裝置的俘獲能量的性能常常受浮體形狀尺寸、PTO阻尼、陣列排布方式等因素的影響，因此需要依托大量數(shù)據(jù)才能對波浪能裝置進(jìn)行獲能功率影響參數(shù)分析，從而得到裝置影響參數(shù)的最優(yōu)匹配。但是，借助于物理模型試驗(yàn)手段明顯難以滿足上述大量數(shù)據(jù)需求，而借助于數(shù)值仿真方法，即、利用數(shù)值仿真軟件人工手動(dòng)建立不同參數(shù)匹配的波浪能裝置模型，處理并得到相關(guān)獲能數(shù)據(jù)，則存在效率低，耗時(shí)長，難以在短時(shí)間內(nèi)獲得足夠數(shù)據(jù)等問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題：

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)及方法，能通過簡單快捷的手段，高效尋找到具體海域條件下發(fā)電功率最大的波浪能裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)配置。

解決問題的技術(shù)手段：

本發(fā)明提供一種波浪能裝置參數(shù)配置的尋優(yōu)系統(tǒng)，以MATLAB語言和Windows批處理命令編寫，包括：

MA-System，是根據(jù)波浪能裝置的具體形式而構(gòu)建出的MATLAB、AQWA和APDL的聯(lián)合仿真系統(tǒng)，進(jìn)行仿真模型建立、數(shù)據(jù)讀入輸出、水動(dòng)力計(jì)算、獲能數(shù)據(jù)輸出，并計(jì)算出所述波浪能裝置的平均發(fā)電功率；以及

尋優(yōu)運(yùn)算系統(tǒng)，將所述MA-System的計(jì)算結(jié)果與智能尋優(yōu)算法相結(jié)合，計(jì)算出平均發(fā)電功率最大的波浪能裝置所對應(yīng)的參數(shù)。

本發(fā)明中，MATLAB作為中樞平臺(tái)匯總處理輸入輸出的數(shù)據(jù)，通過批處理命令調(diào)用軟件，建立軟件間的數(shù)據(jù)傳輸通道，依次串聯(lián)運(yùn)行系統(tǒng)內(nèi)模塊以實(shí)現(xiàn)MATLAB、AQWA和APDL的聯(lián)合仿真。根據(jù)本發(fā)明，在大量數(shù)據(jù)分析基礎(chǔ)上采用智能優(yōu)化算法進(jìn)行全自動(dòng)尋優(yōu)操作，對單個(gè)波浪能裝置或者多個(gè)陣列布置波浪能裝置進(jìn)行獲能功率影響參數(shù)分析，從而得到裝置影響參數(shù)的最優(yōu)匹配，尋找到具體海域條件下發(fā)電功率最大的波浪能裝置結(jié)構(gòu)參數(shù)配置。本發(fā)明相較于窮舉尋優(yōu)，極大節(jié)約了尋優(yōu)時(shí)間，提高了尋優(yōu)效率，能簡單高效地實(shí)現(xiàn)對波浪能的充分利用。

也可以是，本發(fā)明中，所述MA-System包括：

參數(shù)輸入模塊，根據(jù)所述波浪能裝置的具體形式，通過MATLAB定義并輸入用于控制模型和仿真計(jì)算的參數(shù)變量，所述參數(shù)變量至少包括：波浪條件、計(jì)算步長及步數(shù)、荷載大小及施加方式、浮體結(jié)構(gòu)參數(shù)、浮體個(gè)數(shù)及陣列排布、重力加速度、海水密度和海域水深；