[发明专利]一种波浪能发电装备功率特性测试方法

权利要求书

1.一种波浪能发电装备功率特性测试方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

(1)收集测试站点的历史数据，建立波浪模型，确定波浪仪布放位置；

(2)利用波浪测量仪测量波浪数据，计算有效波高、能量周期和波浪功率密度；

(3)根据实测数据计算功率矩阵和年发电量来描述波浪能发电装备的功率特性。

2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装备功率特性测试方法，其特征在于：所述步骤(1)中搜集测试站点附近至少一年的波浪历史数据，建立波浪模型评估潮汐、海流和地形因素对波浪能资源空间分布的影响，初步确定波浪测量仪器的布放位置，将历史数据和补充数据作为波浪模型的输入和验证条件。

3.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装备功率特性测试方法，其特征在于：所述步骤(2)中采用谱分析方法推导波浪参数，其中应至少计算有效波高、能量周期和波浪功率密度，

a)根据测量仪器和采样频率选择谱分析的频率范围；

b)n＝-1和n＝0时的谱矩由下式计算：

其中，m_n——方差谱的第n阶矩；

N——功率矩阵单元的数量；

S_i——频率分量i的谱密度，m²/Hz；

f_i——第i个波浪分量的频率；

c)谱估计的有效波高H_m0定义为：

d)能量周期T_e定义为：

e)波浪功率密度J定义为：

式中：

c_gi——第i个波浪分量的群速度，定义为：

c_pi——第i个波浪分量的相速度，定义为：

深水条件下

其中，ρ——海水密度，kg/m³；g——重力加速度，m/s²。

4.根据权利要求3所述的一种波浪能发电装备功率特性测试方法，其特征在于：所述步骤(3)中，根据波浪能装备输出电压u(t)、电流i(t)测量结果，装备的瞬间发电功率由公式(8)计算：

式中：

P——发电机输出电功率，W；

u(t)——发电机直接输出的瞬时电压，V；

i(t)——发电机直接输出的瞬时电流，A；

t——累积时间，s。

电压、电流信号以离散量表示的电功率的表达式为：

其中：

Δt——采样间隔时间，s；

N——采样总次数；

u_k——某一瞬时电压的采样值，V；

i_k——某一瞬时电流的采样值，A。

5.根据权利要求4所述的一种波浪能发电装备功率特性测试方法，其特征在于：所述步骤(3)中，使用功率矩阵表示波浪能发电装备的功率特性，先建立波浪能发电装备的捕获长度矩阵，再通过捕获长度矩阵计算功率矩阵；

采用比恩法建立波浪能发电装备的捕获长度矩阵和功率矩阵，采用有效波高和能量周期来定义功率矩阵单元，根据测试站点的实际波况确定功率矩阵中有效波高和能量周期的变化范围，进而确定有效波高和能量周期的增量。

6.根据权利要求5所述的一种波浪能发电装备功率特性测试方法，其特征在于：

捕获长度的计算，捕获长度等于输出电功率P除以波浪功率密度J：

捕获长度矩阵的计算

至少记录捕获长度矩阵每个单元内的以下信息：

平均捕获长度；捕获长度标准差；最大捕获长度；最小捕获长度；数据的个数；

每个矩阵单元内捕获长度的平均值和标准差根据下列公式计算：

功率矩阵的计算

功率矩阵由捕获长度矩阵每个单元内捕获长度的平均值与相应单元中心位置对应的波浪功率密度相乘来计算；

年发电量是利用测量得到的功率矩阵结合一年内波浪能资源分布情况所计算出的波浪能发电装备一年内生产的全部电能，按照公式进行计算

式中：

Fi——功率矩阵中第i个单元对应的海况在一年内的发生概率，

A_v——可利用率，在测试周期内波浪能发电装备无故障正常工作时间与整个测试时间的比值，测试周期至少为30天。