[发明专利]一种直驱式海洋波浪发电机输出功率的平稳方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直驱式海洋波浪发电机输出功率的平稳方法，属于海洋可再生能源发电技术。

背景技术

海洋波浪能来源于太阳能，属于清洁可再生能源。合理地、高效地开发和利用海洋波浪能，对于海洋经济的健康和可持续发展，缓解全球能源短缺，具有重要意义。

根据海洋波浪的运动特性，同一波质点在不同时刻的波浪能是不一样的。因此，海洋波浪发电机在把海洋波浪能转换成电能的过程中，其输出功率是非平稳的。为了抑制海洋波浪发电机输出功率的非平稳性，并考虑将海洋波浪发电机输出的功率进行并网传输，目前的研究热点是采用电能储能设备进行功率的平稳输出。然而，电能储能设备的成本较高，特别是针对较大规模的海洋波浪发电系统，增加电能储能设备也就意味着总体成本的高额投入。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种直驱式海洋波浪发电机输出功率的平稳方法，在不增添电能储能设备的前提下，通过调整直驱式海洋波浪发电机q轴电流i_q的大小，使海洋波浪发电机的输出功率达到平稳。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种直驱式海洋波浪发电机输出功率的平稳方法，包括如下步骤：

(1)采用基于ARMA模型(自回归滑动平均模型)的海洋波浪波高预测方法，实时预测未来某一时间段内海洋波浪波高的预测数据序列，分析海洋波浪波高变化趋势；

(2)根据步骤(1)的预测结果，预测未来该时间段内直驱式海洋波浪发电机所能捕获的实时海洋波浪能；

(3)根据步骤(2)的预测结果，结合直驱式海洋波浪发电机的运行特性，调整直驱式海洋波浪发电机q轴电流i_q的大小，使直驱式海洋波浪发电机的输出功率达到平稳。

具体的，所述步骤(1)中，基于ARMA模型的海洋波浪波高预测方法，具体包括如下步骤：

(11)利用波高传感器采集海洋波浪波高的历史数据和当前数据，形成一组具有时间顺序的数据序列；

(12)对采集到的数据序列进行差分运算，消除数据序列的不平稳趋势性，使数据序列的变化过程为平稳过程；

(13)对差分运算后的数据序列进行标准化处理，使数据序列之间具有规律性和可比性；

(14)计算标准化处理后的数据序列的自相关系数和偏相关系数，自相关系数可以体现数据序列构成模式的固有特性，偏相关系数可以分析数据序列的截尾性，通过自相关系数和偏相关系数建立具有一定自回归阶数和移动平均阶数的ARMA模型；

(15)通过建立的ARMA模型预测未来某一时间段内海洋波浪波高的预测数据序列。

具体的，所述步骤(11)中，利用波高传感器采集海洋波浪波高的历史数据和当前数据，其中波高传感器的采集频率要适当，一般情况下波高传感器的采集频率不低于20Hz，只有单位时间内采集足够的历史海洋波浪波高数据和当前海洋波浪波高数据，才能够更加准确地、有效地预测未来某一时间段内海洋波浪波高的预测数据序列，从而为海洋波浪发电系统的优化控制提供参考依据。

具体的，所述步骤(12)中，差分运算的计算公式为H(n)＝X(n)-X(n-1)，其中X(n)为数据序列中的第n个元素，N为数据序列的个数，n＝1,2,…,N；N为大于零的适当整数，N越大，利用ARMA模型预测未来某一时间段内海洋波浪波高的预测数据序列越准确。

具体的，所述步骤(12)中，为了保证数据序列的平稳性，需要对数据序列进行两次差分运算。