面向海洋水面移动平台的波浪能收集装置研究
发布时间：2021-06-21 09:21
深海大洋是国家战略防御的重要海区,蕴藏着未来可持续发展的重要资源,也是全球气候系统的重要调节器。海洋水面移动平台是一种用于全天候、全天时海洋观测的投弃式通量漂流浮标,在开发海洋资源、海洋灾害预报等方面起着重要作用,对国计民生、国家安全具有重要意义。而该平台仅靠自身携带电池组和降低功耗已无法满足其长期工作过程中需的电能,从海洋环境中获取能量是延长平台工作寿命的一个重要途径。海洋表面所具有的波浪能具备不受环境温度、时间地点、季节气候等自然条件影响的优势,是海洋水面移动平台可获取的最为直接可靠的能源。对海洋波浪能的高效收集和转换,可以为海洋设备的长期自主工作提供条件,是海洋设备可持续供能的一个重要研究方向。海洋环境中波浪运动随机复杂且频率极低,水面移动平台在波浪的激励下亦会呈现多自由度的不规则运动,这为海洋波浪高效俘能装置设计提出挑战。本文设计了一种平面摆式波浪能收集装置。其中扇形平面摆作为装置的俘能机构,齿轮增速传递机构配合电磁发电模块实现能量收集装置高功率输出。针对装置输出电压无规律且低频交流的特性,本文设计两种适合在不同波浪频率下对装置输出进行功率采样跟踪并升压存储的电源管理电路。通过...
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２波浪能在世界各个区?
能收集装置普遍功率极大，用作对火电、核电的补偿，所发电量通过电??缆回送至岸上，经调制后合并进电网供工业生产、居民生活使用。为节约输送成本以??及便于维护，其多设置于沿岸或近海，它们的显著特征是整体基座与海岸或海底固连，??不随海浪随波漂流，因而可以将俘能装置、能量转换结构设计巨大，以提高输入功率??与中间转换效率。其俘能形式有多种，代表装置如下：??２０１１年７月，由西班牙ＥＶＥ能源公司开发的毕尔巴鄂北部Ａｍｉｎｔｚａ的Ｍｕｔｒｉｋｕ??振荡水柱式波浪能电站［２８］建成并网运行，如图１－４所示，总装机功率２９６ｋＷ，年均发??电?４００ＭＷｈ〇??日本建造了“巨鲸号”可移动波浪能发电船［２９＼其船身长５０ｍ、宽３０ｍ、高１２ｍ，??吃水深度８ｍ，排水量约４３８０ｔ。“巨鲸号”同样采用振荡水柱波浪能发电装置。原型??机在曰本的Ｇｏｋａｓｈｏ湾口进行测试，对波浪的有效响应周期为６－７ｓ，平均输出电量为??６－７ＫＷｈ。工作发电时船身由３根铁锁链系泊，提高波浪能收集能力和船体自身稳定??性。若季节变化致使海洋波浪朝向及幅度发生改变，“巨鲸号”可收起铁锁链更换水??域地点，重新下锚工作发电。??驗??图１－４振荡水柱式波浪能电站图１－５日本巨鲸号波浪能发电船??Ｏｃｅａｎ?Ｐｏｗｅｒ?Ｄｅｌｉｖｅｒｙ公司（后为Ｐｅｌａｍｉｓ?Ｗａｖｅ?Ｐｏｗｅｒ）设计了最著名的役式波浪能??发电装置“海蛇号”（ＣＰｅｌａｍｉｓ），这是世界上第一座商业化示范运行的漂浮式波浪发??电装置，它是个由多节有液压装置铰接的浮筒，通过随波运动，浮筒上下左右运动带??动液压装置发电丹麦的〇￡乂八１３１］是另外一种筏式波浪发电装置，其主体为铰接??在一起
能收集装置普遍功率极大，用作对火电、核电的补偿，所发电量通过电??缆回送至岸上，经调制后合并进电网供工业生产、居民生活使用。为节约输送成本以??及便于维护，其多设置于沿岸或近海，它们的显著特征是整体基座与海岸或海底固连，??不随海浪随波漂流，因而可以将俘能装置、能量转换结构设计巨大，以提高输入功率??与中间转换效率。其俘能形式有多种，代表装置如下：??２０１１年７月，由西班牙ＥＶＥ能源公司开发的毕尔巴鄂北部Ａｍｉｎｔｚａ的Ｍｕｔｒｉｋｕ??振荡水柱式波浪能电站［２８］建成并网运行，如图１－４所示，总装机功率２９６ｋＷ，年均发??电?４００ＭＷｈ〇??日本建造了“巨鲸号”可移动波浪能发电船［２９＼其船身长５０ｍ、宽３０ｍ、高１２ｍ，??吃水深度８ｍ，排水量约４３８０ｔ。“巨鲸号”同样采用振荡水柱波浪能发电装置。原型??机在曰本的Ｇｏｋａｓｈｏ湾口进行测试，对波浪的有效响应周期为６－７ｓ，平均输出电量为??６－７ＫＷｈ。工作发电时船身由３根铁锁链系泊，提高波浪能收集能力和船体自身稳定??性。若季节变化致使海洋波浪朝向及幅度发生改变，“巨鲸号”可收起铁锁链更换水??域地点，重新下锚工作发电。??驗??图１－４振荡水柱式波浪能电站图１－５日本巨鲸号波浪能发电船??Ｏｃｅａｎ?Ｐｏｗｅｒ?Ｄｅｌｉｖｅｒｙ公司（后为Ｐｅｌａｍｉｓ?Ｗａｖｅ?Ｐｏｗｅｒ）设计了最著名的役式波浪能??发电装置“海蛇号”（ＣＰｅｌａｍｉｓ），这是世界上第一座商业化示范运行的漂浮式波浪发??电装置，它是个由多节有液压装置铰接的浮筒，通过随波运动，浮筒上下左右运动带??动液压装置发电丹麦的〇￡乂八１３１］是另外一种筏式波浪发电装置，其主体为铰接??在一起
【参考文献】：
期刊论文
[1]Triboelectric–Electromagnetic Hybrid Generator for Harvesting Blue Energy[J]. Huiyun Shao,Ping Cheng,Ruixuan Chen,Lingjie Xie,Na Sun,Qingqing Shen,Xiaoping Chen,Qianqian Zhu,Yi Zhang,Yina Liu,Zhen Wen,Xuhui Sun. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[2]新型波浪能发电装置效能分析[J]. 赵佳鹏,陈炜鑫,黄技,李焕豪. 中国水运(下半月). 2018(06)
[3]电磁式振动能量采集电路关键技术研究进展[J]. 曹淑瑛,王雪源,郑加驹,孙帅帅,韩恭万,刘璐. 磁性材料及器件. 2018(02)
[4]国外海洋环境观测系统和技术发展趋势[J]. 于宇,黄孝鹏,崔威威,鲍鹏飞. 舰船科学技术. 2017(23)
[5]我国海洋信息化发展现状分析及展望[J]. 程骏超,何中文. 海洋开发与管理. 2017(02)
[6]中国海洋工程科技2035发展战略研究[J]. "中国工程科技2035发展战略研究"海洋领域课题组. 中国工程科学. 2017(01)
[7]中国海洋强国的理论与实践[J]. 王芳. 中国工程科学. 2016(02)
[8]波浪能发电装置的发展与展望[J]. 姚琦,王世明,胡海鹏. 海洋开发与管理. 2016(01)
[9]波浪能发电装置综述[J]. 王世明,杨倩雯. 科技视界. 2015(28)
[10]鹰式装置“万山号”总体设计概述[J]. 盛松伟,张亚群,王坤林,吝红军,王文胜,陈爱菊. 船舶工程. 2015(S1)
硕士论文
[1]面向海洋浮标的波浪能收集器研究[D]. 郭奇雨.苏州大学 2019
[2]波浪能直线发电装置及其电能管理系统的研究[D]. 戴志辉.中国海洋大学 2014
本文编号：3240418
【文章来源】：苏州大学江苏省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２波浪能在世界各个区?
能收集装置普遍功率极大，用作对火电、核电的补偿，所发电量通过电??缆回送至岸上，经调制后合并进电网供工业生产、居民生活使用。为节约输送成本以??及便于维护，其多设置于沿岸或近海，它们的显著特征是整体基座与海岸或海底固连，??不随海浪随波漂流，因而可以将俘能装置、能量转换结构设计巨大，以提高输入功率??与中间转换效率。其俘能形式有多种，代表装置如下：??２０１１年７月，由西班牙ＥＶＥ能源公司开发的毕尔巴鄂北部Ａｍｉｎｔｚａ的Ｍｕｔｒｉｋｕ??振荡水柱式波浪能电站［２８］建成并网运行，如图１－４所示，总装机功率２９６ｋＷ，年均发??电?４００ＭＷｈ〇??日本建造了“巨鲸号”可移动波浪能发电船［２９＼其船身长５０ｍ、宽３０ｍ、高１２ｍ，??吃水深度８ｍ，排水量约４３８０ｔ。“巨鲸号”同样采用振荡水柱波浪能发电装置。原型??机在曰本的Ｇｏｋａｓｈｏ湾口进行测试，对波浪的有效响应周期为６－７ｓ，平均输出电量为??６－７ＫＷｈ。工作发电时船身由３根铁锁链系泊，提高波浪能收集能力和船体自身稳定??性。若季节变化致使海洋波浪朝向及幅度发生改变，“巨鲸号”可收起铁锁链更换水??域地点，重新下锚工作发电。??驗??图１－４振荡水柱式波浪能电站图１－５日本巨鲸号波浪能发电船??Ｏｃｅａｎ?Ｐｏｗｅｒ?Ｄｅｌｉｖｅｒｙ公司（后为Ｐｅｌａｍｉｓ?Ｗａｖｅ?Ｐｏｗｅｒ）设计了最著名的役式波浪能??发电装置“海蛇号”（ＣＰｅｌａｍｉｓ），这是世界上第一座商业化示范运行的漂浮式波浪发??电装置，它是个由多节有液压装置铰接的浮筒，通过随波运动，浮筒上下左右运动带??动液压装置发电丹麦的〇￡乂八１３１］是另外一种筏式波浪发电装置，其主体为铰接??在一起
能收集装置普遍功率极大，用作对火电、核电的补偿，所发电量通过电??缆回送至岸上，经调制后合并进电网供工业生产、居民生活使用。为节约输送成本以??及便于维护，其多设置于沿岸或近海，它们的显著特征是整体基座与海岸或海底固连，??不随海浪随波漂流，因而可以将俘能装置、能量转换结构设计巨大，以提高输入功率??与中间转换效率。其俘能形式有多种，代表装置如下：??２０１１年７月，由西班牙ＥＶＥ能源公司开发的毕尔巴鄂北部Ａｍｉｎｔｚａ的Ｍｕｔｒｉｋｕ??振荡水柱式波浪能电站［２８］建成并网运行，如图１－４所示，总装机功率２９６ｋＷ，年均发??电?４００ＭＷｈ〇??日本建造了“巨鲸号”可移动波浪能发电船［２９＼其船身长５０ｍ、宽３０ｍ、高１２ｍ，??吃水深度８ｍ，排水量约４３８０ｔ。“巨鲸号”同样采用振荡水柱波浪能发电装置。原型??机在曰本的Ｇｏｋａｓｈｏ湾口进行测试，对波浪的有效响应周期为６－７ｓ，平均输出电量为??６－７ＫＷｈ。工作发电时船身由３根铁锁链系泊，提高波浪能收集能力和船体自身稳定??性。若季节变化致使海洋波浪朝向及幅度发生改变，“巨鲸号”可收起铁锁链更换水??域地点，重新下锚工作发电。??驗??图１－４振荡水柱式波浪能电站图１－５日本巨鲸号波浪能发电船??Ｏｃｅａｎ?Ｐｏｗｅｒ?Ｄｅｌｉｖｅｒｙ公司（后为Ｐｅｌａｍｉｓ?Ｗａｖｅ?Ｐｏｗｅｒ）设计了最著名的役式波浪能??发电装置“海蛇号”（ＣＰｅｌａｍｉｓ），这是世界上第一座商业化示范运行的漂浮式波浪发??电装置，它是个由多节有液压装置铰接的浮筒，通过随波运动，浮筒上下左右运动带??动液压装置发电丹麦的〇￡乂八１３１］是另外一种筏式波浪发电装置，其主体为铰接??在一起
【参考文献】：
期刊论文
[1]Triboelectric–Electromagnetic Hybrid Generator for Harvesting Blue Energy[J]. Huiyun Shao,Ping Cheng,Ruixuan Chen,Lingjie Xie,Na Sun,Qingqing Shen,Xiaoping Chen,Qianqian Zhu,Yi Zhang,Yina Liu,Zhen Wen,Xuhui Sun. Nano-Micro Letters. 2018(03)
[2]新型波浪能发电装置效能分析[J]. 赵佳鹏,陈炜鑫,黄技,李焕豪. 中国水运(下半月). 2018(06)
[3]电磁式振动能量采集电路关键技术研究进展[J]. 曹淑瑛,王雪源,郑加驹,孙帅帅,韩恭万,刘璐. 磁性材料及器件. 2018(02)
[4]国外海洋环境观测系统和技术发展趋势[J]. 于宇,黄孝鹏,崔威威,鲍鹏飞. 舰船科学技术. 2017(23)
[5]我国海洋信息化发展现状分析及展望[J]. 程骏超,何中文. 海洋开发与管理. 2017(02)
[6]中国海洋工程科技2035发展战略研究[J]. "中国工程科技2035发展战略研究"海洋领域课题组. 中国工程科学. 2017(01)
[7]中国海洋强国的理论与实践[J]. 王芳. 中国工程科学. 2016(02)
[8]波浪能发电装置的发展与展望[J]. 姚琦,王世明,胡海鹏. 海洋开发与管理. 2016(01)
[9]波浪能发电装置综述[J]. 王世明,杨倩雯. 科技视界. 2015(28)
[10]鹰式装置“万山号”总体设计概述[J]. 盛松伟,张亚群,王坤林,吝红军,王文胜,陈爱菊. 船舶工程. 2015(S1)
硕士论文
[1]面向海洋浮标的波浪能收集器研究[D]. 郭奇雨.苏州大学 2019
[2]波浪能直线发电装置及其电能管理系统的研究[D]. 戴志辉.中国海洋大学 2014
本文编号：3240418
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