鸭式波浪能发电装置动力摄取系统建模与仿真

• 作 者: 王立国
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 波浪能 鸭式装置 动力摄取系统 仿真模型

海洋波浪能是一种能量密度高、分布广泛、资源量丰富的可再生能源，受到英国、美国、葡萄牙、丹麦、挪威、日本等许多国家的关注和重视。开发波浪能，符合我国十二五科学和技术发展规划。海洋波浪能装置的成功开发和应用也将有力推动清洁能源的发展，对解决海岛和海上装备的电力供应具有重大意义。　　
鸭式波浪能发电装置由能量俘获系统和动力摄取系统构成。能量俘获系统将波浪能转换为机械能，动力摄取系统先将机械能转换为液压能，再通过驱动液压马达带动发电机将波浪能转化为电能。完成动力摄取系统的建模和仿真，可以得到系统的动态参数，也可以根据优化的结果对动力摄取系统进行动态设计。　　
本文以10KW鸭式波浪能发电装置为研究对象，根据装置特殊的工作环境，采用了蓄能稳压方案，将不稳定的波浪能转换成稳定的电能。本文首先对动力摄取系统的主要元件进行了初步的选型计算。并在传统蓄能工质氮气的基础上，研究了利用二氧化碳气体相变来实现蓄能，在此基础上提出了以氮气和二氧化碳作为混合工质这一新方案。建立了两种方案中工质蓄能的数学模型，进行了数值计算，通过与传统蓄能工质的比较，得出了两种方案的优缺点。其次，主要基于传递函数法，建立了动力摄取系统子系统的数学模型，搭建了MATLAB/Simulink软件中的仿真模型，进行了初步测试，验证子系统建模的合理性。最后，根据各子系统之间的关系，建立了动力摄取系统的仿真平台。通过计算机仿真，了解了系统的动态特性，并对影响系统的压力、负载等参数进行了优化。　　
本文的研究结果对鸭式波浪能发电装置的设计具有一定的参考价值。