PDF《波浪能独立稳定发电自动控制系统》

? 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.

All rights reserved. http://www.cnki.net 波浪能独立稳定发电自动控制系统 吴必军1 ,2 , 游亚戈1 ,2 , 马玉久1 ,2 , 李春林1 ,2 (1. 中国科学院广州能源研究所 , 广东省广州市 510640) (2. 中国科学院可再生能源与天然气水合物重点实验室 , 广东省广州市 510640) 摘要 : 波力电站采用独立稳定工作方式 ,在边远海区或海岛上有广泛的应用前景.自动控制系统 是实现波力电站独立稳定工作的关键设备之一.文中介绍了独立稳定波力电站的组成和原理 ,给 出自动控制系统的构成、 工作原理、 硬件和软件设计.自动控制系统的实际应用效果表明 ,波力电 站把不稳定的波浪能输入转换成稳定的电能输出 ,并实现了能量采集系统的优化控制和在线充电. 关键词 : 波浪能 ;

蓄能稳压器 ;

自动控制系统 中图分类号 : TM619 ;

TM76 收稿日期 :

2007207210 ;

修回日期 : 2007207225. 国家 高技术研究发展计划(863 计划)资助项目(2006AA05Z251 , 2006AA05Z426) .

0 引言 海洋波浪能是以机械能形式存在于海水中的取 之不尽的可再生能源.经过近

40 多年的努力 ,人们 近期研建了

2 座商业化波浪能利用装置 ― ― ― 波力电 站 ,一 座是英国的岸式LIMPET ( land installed marine powered energy transformer) 振荡水柱式波 力电站 ,另一座是漂浮式 Pelamis 波力电站.2 座电 站的电能输送方式都采用上网方式 ,通过大容量的 电网来吸收小容量的不稳定电能[122] .然而 ,波力电 站一般建在远离电网的偏远地区或海上 ,发电上网 意味着需要价格昂贵的长距离电缆或海底电缆 ,显 然相对发电能力有限的波力电站来说 ,长距离输电 并不是一种经济的选择.因此 ,研究波浪能就地取 材、 就地使用的独立发电技术显得格外重要.波力 电站采用独立工作方式需要解决波浪能不稳定的问 题 ,当前人们只是采用储气罐或惯性轮蓄能[3 ] ,使得 输出变得稍微平稳一些 ,谈不上稳定发电 ,无法独立 为用户供电.分析研究表明 ,波浪能在时间序列上 属于平稳随机过程 ,其平均功率若以秒为单位计则 非常不稳定 , 但若以分钟计就稳定得多 , 如果以

10 min计 ,就比太阳能还要稳定.文献[4 ]基于上述 研究成果 ,创造性地提出了通过蓄能稳压方式实现 独立稳压发电的设想. 基于这一设想的波力电站主要由液压泵、 蓄能 稳压器、 液压马达和发电机等设备组成.液压泵在 波浪能驱动下输入不稳定能量 ;

蓄能稳压器把不稳 定的能量输入转换为稳定的液压能 ;

液压能驱动液 压马达带动发电机发电或驱动海水制淡装置制取淡 水.显然 ,在这样一个复杂系统中 ,没有自动控制系 统的作用 ,要实现波浪能到电能的转换是不可想象 的 ,更谈不上稳定和高效发电 ,因此自动控制系统是 波力电站的关键设备之一.

1 独立稳定波力电站的组成及原理 独立稳定波力电站主要由能量采集系统、 蓄能 稳压器、 液压泵、 液压马达、 发电机和自动控制系统 等组成 ,其构造如图

1 所示. 图1波力电站构成示意 Fig.

1 Composition of the w ave power station 在实施的波力电站中 ,能量采集系统有

2 个 :振 荡水柱能量采集系统和振荡浮子能量采集系统.从 优化阻尼匹配关系考虑 ,振荡水柱能量采集系统配 备了