电动变桨式潮流能水轮机获能分析与应用.pdf

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1、第35卷第3期2017年5月海洋工程THE0CEANENGINEERINGV01．35No．3May2017文章编号：1005．9865(2017)03-0070—06电动变桨式潮流能水轮机获能分析与应用谭俊哲1一，闫家政1，王树杰1一，陈震1，袁鹏1’2(1．中国海洋大学工程学院，山东青岛266100；2．青岛市海洋可再生能源重点实验室，山东青岛266100)摘要：我国具有丰富的潮流能资源，但是存在潮流流速偏低、难以高效利用等问题。潮流能水轮机变桨距技术的利用，可有效提高潮流能资源利用效率。以提高潮流能水轮机高效获能为目标。分析了水轮机叶片桨距角对潮流能水轮机获能的影响规律，研究了水轮机

2、变桨距技术原理及控制策略。在20kW潮流能水轮机中运用了电动变桨距技术，根据潮流流速的不同，使用最大功率点追踪控制算法控制桨距角，并对机组运行过程进行实时测试。机组运行数据表明，与非变桨水轮机相比，变桨式潮流能水轮机可有效提高其获能效率。关键词：潮流能水轮机；变桨距；获能效率；最大功率点追踪算法；尖速比中图分类号：P754．1；TK73文献标志码：ADOI：10．16483／j．issn．1005．9865．2017．03．009EnergycaptureanalysisandapplicationoftidalturbinewithelectricpitchcontrolsystemTA

3、NJunzhel一，YANJiazhen91，WANGShujiel一，CHENZhenl，YUANPen91·2(1．CollegeofEngineering，OceanUniversityofChina，Qingdao266100，China；2．OceanEngineeringKeyLabofQingdao，Qingdao266100，China)Abstract：Chinaisrichintidalenergyresources，buttheproblemsoflowspeedandlowefficiencyoftidalcurrentpuzzletheresearchers．Th

4、eefficiencyoftidalenergyiseffectivelyincreasedbyapplyingvariable-pitchtechnologytotidalturbine．Inordertoimprovetheenergycaptureefficiency，therelationshipbetweenpitchangleofbladeandturbinecapacityisanalyzed，andtheprincipleandcontrolstrategyofvariable·pitchtechnologyisstudied．Variable—pitchtechnolog

5、yisappliedin20kWtidalturbine，pitchangleisaajustedbymaximumpowerpointtrackingalgorithmandtheoperatingconditionistestedinrealtime．Operationdatashowthatthetidalturbinecanincreasethepowercaptureefficiencybyusingvariable-pitchcontroltechnology，comparedwiththefixed—pitchangletidalturbine．Keywords：tidalt

6、urbine；variable—pitch；powercaptureefficiency；maximumpowerpointtrackingalgorithm；tipspeedratio近年来，能源以及环境问题对人类社会的发展形成了隐形的威胁。常规化石燃料储存量的缩减及环境污染日益严重，迫使人类寻找清洁可再生能源作为替代能源[1]。潮流能作为一种清洁能源，具有蕴藏量大、无污染可再生等特点[2剖，越来越多地受到新能源研究人员的青睐。我国的潮流能资源虽然丰富。但由于所处地理位置等原因，总体来说，我国潮流流速较小、水深较浅。针对这种资源状况，客观上需要开发一种符合我国潮流能资源的获能装备。水平轴

7、水轮机桨距角的大小会影响水轮机获得能量的效率。采用水平轴水轮机变桨距技术，不仅可以实现在不同流速下获得更大的功率，而且使用大转角的桨距变换，可以使水轮机适应双向的潮流环境，从而提高潮流能发电装置的综合利用效率。收稿日期：2016—07．17基金项目：国家863计划资助项目(2012AA052601)；国家自然科学基金项目(51279191)作者简介：谭俊哲(1972·)，男，山东人，副教授，主要从事海洋机电装备仪器研发工