...质量控制和快速反应?-维斯塔斯风力发电设备代表访问远东
陈凯旋++霍发力++黄辉龙++翁佩++过瑞康
[摘 要]研究了一种新型深海智能减摇发电浮式平台的发电原理，通过对模型结构以及模型结构材料的选用情况的数据采集，分析该设备的发电情况，计算装置在设计波浪条件下的发电功率。
[关键词]浮式平台 运动能发电 运动响应
中图分类号：U664.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）19-0372-01
引言
目前海上风能发电正在不断向深海扩展，深海风机技术是国内外研究的热点，海上风能发电从浅海的桩柱型向深海的浮式发展是必然趋势。海洋不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，还蕴含着诸多海洋能，如潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等[1]。在浮式平台的使用过程中，浮箱结构在运动过程中蕴含着大量运动能。综合考虑到深海能源供应问题及实际工作效益，设计了一种在为浮式结构物减摇的同时加持能量转换的装置。装置主要通过在浮箱外侧运动响应智能主动控制和发电装置，利用基于波浪运动能的气动式发电装置，以横（纵）摇、垂荡两种方式压缩空气进行发电。
1 发电装置发电原理
新型深海浮式平台运动响应控制及能量转换设备主要包括两个部分，即外侧减摇板部分和中部近浮箱部分。外侧减摇板部分主要功能为提供深海浮式平台的智能减摇效果，辅助功能为利用波浪在减摇板内的运动进行发电；中部近浮箱部分则是单独开辟波浪缓冲空间，减缓波浪对平台底部浮箱的垂荡作用，并利用振荡水柱进行可观的能量转换。装置产生的电能将主要应用于自身设备的运转维持，并供给邻近平台生活用电。
1.1 装置理论图
如图1，5-1气囊A；5-2气囊B；5-3液压伸缩器；5-4压缩舱；5-5涡轮发电机；5-6单向进气阀A；5-7单向进气阀B；5-8进气孔；5-9智能控制系统；5-10进气管固定装置；5-11液压油泵
1.2 具体发电方式
通过在浮箱外侧运动响应智能主动控制和发电装置，利用基于波浪运动能的气动式发电装置[2]，其压缩空气发电方式主要有两种：
1、横摇纵摇
浮体的纵摇及横摇气体通过5-8进气孔进入5-1气囊A，气体受到波浪运动压缩通过6单向进气阀A进入压缩舱，产生压强差，使5-5涡轮发电机驱动发电；
2、垂荡
在波浪入射波的作用下，5-2气囊B内的水柱受激垂荡，推动其上方的空气往复地进入5-7单向进气阀B，通过涡轮机将振荡水柱的能量转换变成涡轮机的机械能，从而驱动发电机发电。
2 装置发电理论计算[3]
极端工况下，为简化计算，取浮式平台沿重心倾斜7°来计算纵摇、横摇时空气压缩量，取竖直位移3m计算垂荡时空气压缩量。
取设计吃水5m，则由于波浪运动产生振荡水柱，水柱压缩空气，最终进入压缩仓的空气体积为：
原压缩仓体积为：656.25
则此时涡轮发电机两侧压强差：
（1）
由于压强差产生的风速为：
（2）
涡轮发电机的功率为：
（3）
平台总的发电功率为：
3 总结
通过对模型基本结构数据采集及装置发电能力的简单计算，，取浮式平台在沿重心倾斜7°、竖直位移3m，在设计吃水5m的条件下，装置发电功率为1556W，可以表明本装置可以有效将风机的橫摇、纵摇和垂荡运動能转化为电能，提高了可再生能源的利用效率。
参考文献
[1] EDWARDS C.可持续能源的前景[M].北京：清华大学出版社，2003：6.
[2] 段春明，朱永强.一种新型振荡水柱式波浪能发电装置的设计[J].上海海洋大学学报，2013，22（3）：446-451.
[3] 文圣常，于宇文.海浪理论与计算原理[M].北京：科学出版社，1984：31-44.
