基于裝置研發(fā)的波浪能評(píng)估方法研究

【摘要】：隨著傳統(tǒng)化石能源的日益枯竭，環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，尋找新型可再生能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源逐漸成為世界能源發(fā)展的方向。我國(guó)海岸線綿長(zhǎng)，海洋能資源蘊(yùn)藏豐富，波浪能利用在我國(guó)具有很廣闊的前景。隨著對(duì)波浪能利用的重視，波浪能轉(zhuǎn)換裝置的形式亦多種多樣，許多技術(shù)成熟的波能轉(zhuǎn)換裝置已廣泛應(yīng)用于商業(yè)。與波能轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)展相比，波浪能評(píng)估方法的發(fā)展較為落后，現(xiàn)有的波浪能評(píng)估方法僅僅是對(duì)海區(qū)波浪能蘊(yùn)藏量的評(píng)估，而不能評(píng)估可以有效利用的波能量。本文分析研究岸式振蕩水柱、碟型越浪式、振蕩浮子式三種波能發(fā)電裝置，從裝置的角度對(duì)波浪能資源的評(píng)估方法進(jìn)行研究，提出裝置可利用的波能資源的評(píng)估方法。 波浪能評(píng)估數(shù)據(jù)的獲取有現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和根據(jù)波浪模型提取兩種方法，文中分別描述了由波浪譜和模型結(jié)果計(jì)算波能功率的方法，提出擬開發(fā)海區(qū)能量矩陣和裝置捕能矩陣的概念，并利用裝置捕能矩陣和年平均波功率得到裝置在擬開發(fā)海區(qū)的平均發(fā)電功率及年發(fā)電量。 針對(duì)海洋環(huán)境要素對(duì)波能發(fā)電裝置捕能效果的影響進(jìn)行研究，分析岸式振蕩水柱、碟型越浪式和振蕩浮子式三種波能發(fā)電裝置，分別從波高和周期的角度，提出波浪要素對(duì)裝置輸出功率的影響。分析結(jié)果表明： 岸式振蕩水柱波能發(fā)電裝置，裝置的輸出功率隨波高的增大而增大，增幅較小。短周期區(qū)（T≤6s），輸出功率隨周期的增大而增大；長(zhǎng)周期區(qū)（T＞6s），周期對(duì)輸出功率的影響較小。 碟型越浪式波能發(fā)電裝置，裝置的輸出功率隨波高的增大而增大，隨周期的增大而減小。 振蕩浮子式波能發(fā)電裝置，裝置的輸出功率隨波高的增大而增大，周期對(duì)裝置輸出功率的影響較小，但應(yīng)注意裝置的縱搖響應(yīng)。 文中以PE=5kW為標(biāo)準(zhǔn)輸出功率，分別得出三種裝置滿足標(biāo)準(zhǔn)輸出功率的波浪條件，岸式振蕩水柱波能發(fā)電裝置為波高H=1m~2m，周期T=6s~9s；碟型越浪式波能發(fā)電裝置為波高H=1.5m~2m，周期T=6s~7s；振蕩浮子式波能發(fā)電裝置為波高H=1.5m~2m，周期T=5s~8s。 本文運(yùn)用SWAN模型對(duì)擔(dān)桿島附近海域波浪場(chǎng)進(jìn)行模擬，得出波高、周期、波長(zhǎng)分布，分析該海域波浪條件，根據(jù)波高、周期分布及三種波能發(fā)電裝置滿足輸出的波浪條件對(duì)其在預(yù)備投放點(diǎn)的利用率進(jìn)行對(duì)比。綜合目標(biāo)點(diǎn)的波高及周期條件，振蕩浮子式波能發(fā)電裝置在該海區(qū)的利用率最高。為更明確直觀的根據(jù)波高和周期條件選擇裝置，本文建立裝置的波高周期聯(lián)合分布表，從表中可以直接得到不同波高周期組合下滿足輸出條件的波能發(fā)電裝置類型。 【關(guān)鍵詞】：波浪能 波浪能發(fā)電裝置 評(píng)估方法
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)海洋大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號(hào)】：P743.2
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 1 緒論11-33
• 1.1 概述11-14
• 1.1.1 波浪能利用及其特點(diǎn)11-13
• 1.1.2 研究背景13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀14-31
• 1.2.1 國(guó)內(nèi)外波浪能發(fā)電裝置的研發(fā)現(xiàn)狀14-25
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外波浪能資源評(píng)估研究現(xiàn)狀25-31
• 1.3 研究?jī)?nèi)容31-33
• 1.3.1 典型波浪能發(fā)電裝置特性31-32
• 1.3.2 波能發(fā)電裝置與海洋環(huán)境要素關(guān)系的建立32-33
• 2 波浪能資源評(píng)估方法33-49
• 2.1 波浪能觀測(cè)數(shù)據(jù)的獲取與篩選33-38
• 2.1.1 現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)33-36
• 2.1.2 波浪模型36-38
• 2.2 波浪能數(shù)據(jù)分析38-46
• 2.2.1 波譜分析38-42
• 2.2.2 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析42-45
• 2.2.3 模型結(jié)果分析45-46
• 2.3 波浪能評(píng)價(jià)指標(biāo)的確定46-47
• 2.4 本章小結(jié)47-49
• 3 海洋環(huán)境要素對(duì)典型波浪發(fā)電裝置捕能效果影響研究49-67
• 3.1 波浪要素對(duì)岸式振蕩水柱波能發(fā)電裝置捕能效果影響研究49-54
• 3.1.1 岸式振蕩水柱波能發(fā)電裝置(OWC)49-51
• 3.1.2 波浪要素對(duì)裝置捕能效果的影響51-54
• 3.2 波浪要素對(duì)碟型越浪式波能發(fā)電裝置捕能效果影響研究54-63
• 3.2.1 碟型越浪式波能發(fā)電裝置（OWEC）55-61
• 3.2.2 波浪要素對(duì)裝置捕能效果的影響61-63
• 3.3 波浪要素對(duì)振蕩浮子式波能發(fā)電裝置捕能效果影響研究63-66
• 3.3.1 振蕩浮子式波能發(fā)電裝置63-65
• 3.3.2 波浪要素對(duì)裝置捕能效果的影響65-66
• 3.4 本章小結(jié)66-67
• 4 工程實(shí)例67-89
• 4.1 裝置及其參數(shù)的確定68-69
• 4.2 示范海域波浪特性分析69-79
• 4.2.1 計(jì)算區(qū)域水深地形條件69-70
• 4.2.2 計(jì)算波浪條件輸入70-71
• 4.2.3 模型設(shè)置71
• 4.2.4 計(jì)算結(jié)果71-79
• 4.3 示范海域波浪資源評(píng)估79-85
• 4.3.1 波高統(tǒng)計(jì)分布結(jié)果79-82
• 4.3.2 周期統(tǒng)計(jì)結(jié)果82-85
• 4.4 裝置效率評(píng)價(jià)85-89
• 4.4.1 根據(jù)波高對(duì)裝置利用率的評(píng)價(jià)86
• 4.4.2 根據(jù)周期對(duì)裝置利用率的評(píng)價(jià)86-87
• 4.4.3 根據(jù)波高-周期對(duì)裝置的評(píng)價(jià)87-89
• 5 結(jié)論與展望89-91
• 5.1 結(jié)論89
• 5.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)89-90
• 5.3 不足與展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-94
• 致謝94-95
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷95
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文95

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