直驱式浪流发电装置结构设计

发布时间：2020-04-19 00:04

【摘要】：鉴于全球常规能源蕴藏量有限及其使用过程中所产生的“副作用”,各国一直在积极寻求可替代能源,特别是进入二十一世纪以来,伴随着我国第二大经济体地位的确定和工业4.0时代的到来,实体经济发展迅猛,对能源的需求量也呈现跳跃式增长,国际能源格局正在向新的方向转变。在众多的新型能源中,以太阳能、风能和生物质能等为代表的新型能源得到大力发展,而海洋能将会是新世纪各国正在进行重点探索利用的又一蕴含量巨大的清洁能源。开发海洋能不仅可以解决能源供应、海岛开发及供电、海水淡化等问题,对于国家海洋战略布局、领海维权等方面更是具有深远的意义。海洋能是一个巨大的“蛋糕”,吸引着国际的关注,各国都在加紧开发,争夺先机。我国海域宽广,能源充足,特别是潮汐能、潮流能和波浪能,潮汐能发电技术发展迅速,已经进入商业化应用阶段,波浪能和潮流能发电技术紧随其后,是当前研究的重点领域。国外研究海洋能源起步较早,技术相对成熟,我国海洋能的发展可充分利用“一带一路”对于建设海洋强国的有利条件,加紧步伐追赶并超越现有技术,深入挖掘海洋潜力,形成具有我国特色的发电设备。国内研发波浪能和潮流能的技术众多,基于不同的波浪能和潮流能理论,国内已经研发出各类相应的发电装置。但技术参差不齐,尚未达到收敛状态,发电效率仍然是制约其发展的关键因素。文章结合浪流耦合发电装置及技术特点,设计制造了一种可以同时捕获波浪能和潮流能的一体机,对装置的叶形、发电机、分流罩等部分进行了优化设计分析,降低了开发费用,提高了轮机整体发电效率。项目组一共制造了三种装机容量的浪流发电装置,分别是双边20W、双边200W和双边500W的样机,并对样机发电性能进行了实验室测试、水槽试验和海上试验,验证了理论设计的合理性及发电的可行性。论文具体研究概况如下:(1)根据波浪能和潮流能各自的特点及发电原理,计算了两种能源作用下的能量获得量公式,并讲述了装置具体发电原理及过程。(2)结合目前国内外对于波浪能、潮流能发电装置和技术的发展现状,研发了一种新型的浪流发电装置。首先介绍了装置的整体结构,其次对装置各个组成部分做了详细的设计分析,包括“子弹头”分流罩设计、发电机研究分析、叶片设计、双向轴流泵设计、导流罩设计。(3)在实验室对发电装置的重要结构进行测试研究。主要是发电机部分和整个装置系统的模拟实验测试分析,确保前期理论设计合理,可以达到设计要求,制造环节无差错等。(4)经过严格的选址,对双边20W和双边200W轮机进行了水槽试验,在试验效果良好的基础上,对双边500W大型样机进行了海上测试,实时监测发电数据,试验结果整体效果良好,达到了预期设定的目标。
【图文】：

波能,发电设备,装机容量

a.外景 b.内景图 1-1 汕尾岸式波浪能电站Fig.1-1 Shan Wei independent stable wave energy power station2012 年 12 月 26 日，中科院广州能源所在珠海万山岛投入运行了“鹰式”波能装置，总装机量达到 20kW。三年后又投入运行了“万山号”波能发置（如图 1-2a），装机容量为 120kW。截止到“十三五”前发电量已超过度。目前已扩大装机容量至 200kW（如图 1-2b），最终建成一座漂浮式多补发电平台[17]-[19]。

海龙,海洋能,波浪能

图 1-3 “海龙Ⅱ号”波浪能发电装置Fig.1-3 “Hailong Ⅱ” wave energy converter现状国人最早提出了波浪能发明专利，利用波浪世纪 60 年代一直到 80 年代，美、日、英等得了较大突破，成功研制了多款波浪能发电装、日本分别建立了波浪能发电站，并试着向陆首个装机容量为 500kW 的波浪能电站在苏旨在推动海洋能开发应用的“欧洲海洋能量，芬兰“企鹅”号进行实际发电测试，在原做了一些调整后，又于 2017 年在英国 Cornw行，，如图 1-4 所示[27][28]。
【学位授予单位】：上海海洋大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P742;TM612

【参考文献】