海洋能发电试验场电气系统研究

发布时间：2018-06-11 12:13

  本文选题：海洋能发电 + 试验场　； 参考：《山东大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着人类社会对能源需求量的不断增加,能源短缺问题已经严重制约着人类社会的发展。人类社会消耗能源的同时,传统的化石能源也造成了严重的环境污染,不断地破坏人类赖以生存的环境,解决这些问题的最有效的方法是开发新的清洁能源。海洋能是一种清洁的能源,在我国蕴藏丰富,我国海洋能发电的研究进展迅速,但与之相应的海洋能发电试验场建设研究处于起步阶段,而海洋能发电试验场的电气系统是其最重要的组成,因此加强海洋能发电试验场电气系统的研究对加快我国海洋能发电试验场的建设和海洋能开发利用具有重要的理论意义和工程价值。本文的具体工作如下:本文在详细分析波浪能和潮流能发电原理的基础上,构建了海洋能发电系统的体系结构,建立了海洋能发电系统的数学模型。对中国海洋资源的条件状况进行分析,根据中国沿海地区波浪能和潮流能资源的分布特点,针对威海褚岛海域进行海洋能发电试验场电气系统的研究,探讨了波浪能发电在威海褚岛海域的适用性;结合威海褚岛海域波浪特点,对目前几种主流的波浪能发电进行对比分析,能流密度较低的威海褚岛海域采用振荡浮子式波浪能发电,对采用振荡浮子式波浪能发电进行了深入探讨;分析了振荡浮子式波浪能发电装置的结构与工作原理,提出基于微幅波理论和弗汝德-克雷洛夫理论的波浪能发电预测方法;该方法采用势函数表示波浪的运动特性,计算波浪压强未受影响时对浮体的作用力,利用绕射系数进行修正,得到能够反映附加质量效应的波浪力,通过对发电机转矩和转速的分析得到输出功率,推导出年发电量和能量转换效率。以波浪能发电的预测模型为基础,构建了海洋能发电试验场电气系统的体系结构,分析了海洋环境观测系统、发电装置电气系统、岸基输配电电气系统和数据集成与管理系统的特点,针对数据分析与评价系统中的重要性能指标提出了相应的评估方法。根据威海褚岛地区的实际海况,在MATLAB/SIMULINK平台上搭建了振荡浮子式波浪能发电系统模型,并将海况条件应用到模型中,验证了所有模型的有效性。
[Abstract]:With the increasing demand for energy in human society, the problem of energy shortage has seriously restricted the development of human society. While human society consumes energy, the traditional fossil energy also causes serious environmental pollution. The most effective way to solve these problems is to develop new clean energy. Ocean energy is a kind of clean energy, which is rich in our country. The research on ocean energy generation in China has made rapid progress, but the research on the corresponding marine energy power generation test site is still in its infancy. And the electrical system of the oceanic power generation test site is its most important component. Therefore, it is of great theoretical significance and engineering value to strengthen the research on the electric system of oceanic power generation test site for speeding up the construction of oceanic power generation test site and the exploitation and utilization of oceanic energy in China. The main work of this paper is as follows: based on the detailed analysis of wave and tidal current energy generation principle, the system structure of ocean energy generation system is constructed, and the mathematical model of ocean energy generation system is established. According to the distribution characteristics of wave energy and tidal current energy resources in the coastal areas of China, the electric system of the oceanic energy generating test site in the waters of Chu Island, Weihai, is studied. In this paper, the applicability of wave energy generation in the waters of Chu Island of Weihai is discussed, and a comparative analysis of several mainstream wave energy generation is made according to the characteristics of waves in the sea area of Chu Island of Weihai. The oscillating float wave energy is used to generate power in Weihai Chu Island, where the energy flow density is low, and the structure and working principle of the oscillating float type wave energy generator are analyzed. A prediction method of wave energy generation based on the theory of micro-amplitude wave and Froude Krylov theory is proposed, in which the potential function is used to express the characteristics of wave motion, and the force acting on the floating body when the wave pressure is not affected is calculated. The wave force which can reflect the additional mass effect is obtained by modifying the diffraction coefficient. The output power is obtained by analyzing the torque and rotational speed of the generator, and the annual power generation and energy conversion efficiency are derived. Based on the prediction model of wave power generation, the structure of electric system of oceanic power generation test ground is constructed, and the marine environment observation system and electric system of power generation device are analyzed. Based on the characteristics of shore-based electrical transmission and distribution system and data integration and management system, this paper puts forward a corresponding evaluation method for the important performance indexes in the data analysis and evaluation system. According to the actual sea conditions in Weihai Chu Island, a model of oscillating floating wave energy generation system is built on MATLAB / Simulink platform, and the sea condition is applied to the model, which verifies the validity of all the models.
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：P743

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本文编号：2005196