[发明专利]一种漂浮式风力机及其振荡水柱波浪能装置的控制方法

说明书

本发明属于海洋能源利用技术领域，具体涉及一种漂浮式风力机及其振荡水柱波浪能装置的控制方法，包括漂浮式平台、塔筒、风机、振荡水柱波浪能装置及控制模块，所述漂浮式平台包括n个以塔筒为中心均匀环布的浮筒，所述浮筒内设置气室，气室底部具有进气口，顶部设置出气口，所述振荡水柱波浪能装置个数与浮筒相同，分别配合安装于所述n个浮筒的出气口内，所述振荡水柱波浪能装置包括空气透平、机械传动模块和发电机模块。本发明提高了深远海可再生能源的利用率，降低了发电成本，结合现有成熟的海上风能技术，促进了波浪能装置商业化的应用，实现了多种能源综合治理的共赢效果。

技术领域

本发明属于海洋能源利用技术领域，具体涉及一种漂浮式风力机及其振荡水柱波浪能装置的控制方法。

背景技术

风力发电是目前最具可规模化发展前景的可再生能源。随着陆上风能的利用逐渐饱和，海上风能资源在整个能源架构中的占比逐年上升，发展海上风能对我国的环境保护、能源结构调整具有重要意义。海上相较于陆上有更加丰富的风能资源且风能质量更好，适用于深水环境的浮式风机技术也越发受到关注。

海上蕴藏着巨大的波浪能资源，对波浪能的开发利用也是当下的研究热点之一，波浪能利用技术日渐成熟，但是波浪能发电装置转换率较低，单位发电成本较高，限制了其大规模商业化的应用。

把海上风电开发和波浪能资源利用结合起来，可以有效提高海上风电场的发电能力。风能与波浪能联合利用的方法是实现海洋多种可再生能源综合利用的有效途径，可以有效缓解沿海城市供电紧张的难题。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，本发明提供一种漂浮式风力机及其控制方法技术方案。

所述的一种漂浮式风力机，其特征在于包括漂浮式平台、配合安装于漂浮式平台上的塔筒、配合安装于塔筒上的风机、振荡水柱波浪能装置及控制模块，所述漂浮式平台包括n个以塔筒为中心均匀环布的浮筒，n为大于2的自然数，所述浮筒内设置气室，气室底部具有进气口，顶部设置出气口，所述振荡水柱波浪能装置个数与浮筒相同，分别配合安装于所述n个浮筒的出气口内，所述振荡水柱波浪能装置包括空气透平、机械传动模块和发电机模块，所述空气透平用以带动机械传动模块工作，所述机械传动模块用以带动发电机模块发电，所述控制模块用以通过调节发电机模块的转矩来控制所述空气透平的转速和出气口的流量。

所述的一种漂浮式风力机，其特征在于所述出气口直径小于进气口直径。

所述的一种漂浮式风力机，其特征在于所述空气透平为双向空气透平。

所述的一种漂浮式风力机，其特征在于所述振荡水柱波浪能装置还包括气压计和运动传感器，所述气压计用以监测所述气室内部的气压，所述运动传感器用以测量所述漂浮式平台六自由度的位移和速度。

如上所述振荡水柱波浪能装置的控制方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1)设定发电机模块的控制转矩范围为Tmin～Tmax；

步骤2)空气透平工作，控制模块输出控制转矩；

步骤3)实时检测每个气室内的气压值，漂浮式平台摇摆运动的角速度ω及摇摆运动的方向；

步骤4)计算每个空气透平与漂浮式平台摇摆运动所在平面的夹角θ；

步骤5)根据实时监测数值，判断(θ-90°)·ω·(P_i-P₀)的符号，若(θ-90°)·ω·(P_i-P₀)0的符号，则需要增加出气口的流量来给漂浮式平台提供负阻尼作用；若(θ-90°)·ω·(P_i-P₀)0，则需要减小出气口的流量来给漂浮式平台提供负阻尼作用，其中，i为≤n的自然数，P_i表示每个气室的实时气压，P₀表示大气压；