液壓蓄能式WEC發電系統由液壓缸、蓄能器、油箱、液壓馬達、發電機、電力變換器和負載組成。
基本介紹
- 中文名：液壓蓄能式WEC發電系統
- 外文名：Hydraulic accumulative WEC power generation system
- 類型：發電系統
- 轉化方式：波浪能發電
- 領域：能源
- 學科：電氣工程
簡介,液壓蓄能式WEC發電系統工作原理,液壓蓄能式WEC發電系統仿真模型,恆電阻模式的液壓蓄能式WEC發電系統仿真,恆轉速模式的液壓蓄能式WEC發電系統仿真,總結,
簡介
分析了液壓蓄能式波浪能轉換器(WEC)的工作原理和優勢;根據液壓馬達和永磁同步發電機的數學方程推導出了發電系統的4個基本特性，分析了蓄能器壓力和發電機負載對轉速、電壓和功率的影響;針對液壓蓄能式WEC發電系統的兩種工作模式—恆電阻模式和恆轉速模式，建立了液壓蓄能式WEC發電系統的Matlab / Simulink仿真模型，並進行了仿真實驗，結果驗證了關於液壓蓄能式WEC發電系統特性推理的正確性. 海洋占據著地球71%的面積，蘊含著豐富的能源，包括潮汐能、潮流能、波浪能、溫差能和鹽差能等.其中，波浪能是指海洋表面波浪所具有的動能和勢能的總和.波浪的主要成因是風的擾動，而風是來自於太陽能的熱不平衡，所以歸根結底波浪能也來自於太陽.波浪能的研究己有200多年歷史，截至目前，關於波浪能發電裝置(WEC )的專利己有1500多項。按固定方式可分為固定式和漂浮式，按安裝位置可分為岸式和離岸式，按能量俘獲方式可分為振盪水柱式、筏式、收縮波道式、點吸收式、鴨式、正擺式、反擺式、波流轉子式、虎鯨式、波整流式、波浪旋流式等.
雖然採用液壓能量轉換系統的WEC比較多，且前文提到的大部分裝置己取得成功，但是，針對採用液壓能量轉換系統的WEC特性的研究卻比較少，特別是對具有一定蓄能環節的液壓蓄能式WEC發電系統特性的研究更是鮮見報導，同時，WEC漂浮於海面，任何故障的測定和排除都非常困難，尋找高效的輸電方式和可靠的變電方式，離不開對WEC發電系統特性的研究.液壓蓄能式WEC的發電系統幾乎具有相同的特性，相對獨立於波浪能俘獲方式及其裝置具體形態.將針對該類型WEC發電系統特性展開研究，以期對波浪能裝置群併網方式、機側變換控制方式，特別是外環控制對象的選定提供指導.
液壓蓄能式WEC發電系統工作原理
液壓蓄能式WEC發電系統由液壓缸、蓄能器、油箱、液壓馬達、發電機、電力變換器和負載組成。
波浪能通過波浪能俘獲裝置的液壓缸轉化為液壓能，儲存在蓄能器中.在波浪作用下，液壓缸不斷做功，蓄能器壓力不斷升高，當壓力上升到上限值時，液壓自治控制系統啟動液壓馬達，發電機發電，此時，液壓能轉化為電能.在發電期間，若波況較好，蓄能器壓力很難下降到下限值，那么發電機組將連續發電;若波況較差，蓄能器壓力下降，當壓力下降到下限值後，液壓自治控制系統關閉液壓馬達，進入下一個蓄能過程.可見，蓄能器起到儲存波浪能轉化來的液壓能的作用，收集一定能量後再集中發電，即實現液壓蓄能發電功能.
液壓蓄能式WEC發電系統仿真模型
恆電阻模式的液壓蓄能式WEC發電系統仿真
基本參數如下:蓄能器容量為2 mL，液壓馬達啟動壓力為20 MPa，停止壓力為9 MPa，流量為60mL/r，發電機額定轉速為1500 r /min，輸出功率為25 kW，電壓為400 V.恆電阻模式的液壓蓄能式WEC發電系統仿真結果。
電阻負載R,恆定，由於蓄能器壓力不斷下降，發電機的轉速、輸出相電壓和功率跟隨下降;發電機轉速、輸出相電壓和功率的大小與電阻大小有關，其負載電阻越大，發電機轉速、輸出相電壓和功率也越大，但是發電時間相對較短，總電功卻基本相同.
恆轉速模式的液壓蓄能式WEC發電系統仿真
恆轉速模式時，把發電機的負載改為整流器加蓄電池組，蓄電池組容量為1200 Ah，液壓蓄能發電系統的其他參數保持與恆電阻模式一致，恆轉速模式的液壓蓄能式 WEC發電機系統仿真結果。
發電機負載為蓄電池組時，發電機轉速和輸出相電壓基本不變，液壓蓄能發電系統工作在恆轉速模式.在發電過程中，由於壓力差下降，發電功率不斷下降.發電機轉速與負載電壓有關，負載電壓越大，發電機轉速越高.同恆電阻模式一樣，發電機的電功基本相同，當直流電壓負載為350,500 V時，發電機輸出總電功分別為7.52,7. 74 w"h. 4. 3裝置在實際海況下的波形。
總結
液壓蓄能式WEC是WEC中的一個大類，其最大的共同點是此類裝置的發電特性基本相同，與波浪能俘獲裝置形態和波浪能俘獲方式沒有直接關係，可以把液壓蓄能發電系統與波浪能獨立開來.從理論上定性分析了液壓蓄能式WEC發電系統的4個基本特性，並通過計算機仿真軟體Matlab /Simulink深入研究了液壓蓄能式WEC發電系統的兩種工作模式:恆電阻模式和恆轉速模式.仿真結果和WEC實海況測試曲線證明了，關於液壓蓄能式WEC發電系統特性的推理是正確的.本研究是液壓蓄能式WEC裝置側電力變換器研製和WEC群直流併網的理論基礎，對波浪發電場電力系統研究具有十分重要的意義.
