一種潮流能發電機組的變槳方法
2023-05-31 22:13:56 1
一種潮流能發電機組的變槳方法
【專利摘要】本發明公開了一種潮流能發電機組的變槳方法，所述潮流能發電機組的變槳角度為0-270°，所述方法包括：設定正向來流的順槳角度是0°，正向來流捕獲能量最多的角度為90°，逆向來流的順槳角度是180°，逆向來流捕獲能量最多的角度為270°；當正向來流時，槳葉在0°-90°進行功率調節；當逆向來流時，槳葉在180°-270°進行功率調節。本發明潮流能發電機組的變槳方法為雙向變槳，通過葉片旋轉0-270°保證機組可以在雙向潮流中工作，並充分捕獲潮流能量，靈活應用，可提高能量捕獲效率，提高發電量。
【專利說明】一種潮流能發電機組的變槳方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及潮流能發電【技術領域】，特別是涉及一種潮流能發電機組的變槳方法。
【背景技術】
[0002]海洋能是取之不盡用之不竭的清潔能源之一，海洋能的開發和利用是很多國家努力發展的方向。潮流能發電是海洋能利用的一個分支，與其它清潔能源的發展歷程相近，利用海洋能發電經歷了從小功率到大功率，最後達到與大電網併網運行的發展歷程。真正達到利用海洋能的標誌就是建造出能夠達到商業電站水平，並且真正接入電網運行的海洋能發電系統。
[0003]我國海岸線曲折漫長，大陸沿岸和海島附近蘊藏著較豐富的海洋能資源，至今尚未得到應有的開發。以大潮最大流速為指標，對我國沿岸潮流能資源進行區分，對我國沿岸130個水道的潮流資源計算統計，全國沿岸潮流能資源平均理論總功率約為1396父104「。建造成套潮流能發電裝置，能夠獲得海上電站建造施工、電力傳輸、併網及運行控制策略等一系列技術進步。
[0004]變槳技術是潮流能發電裝置的關鍵技術之一。對於陸上風電機組變槳系統，由於風的不穩定性，風電機組通過偏航改變迎風方向，變槳系統設計基本上是0-90度。與風力發電機不同，對於潮流能發電機組而言，出於對水下複雜應用環境的考量，因此不能直接拿來採用陸上風電機組變槳技術。專利「一種永磁直驅式潮流發電裝置⑶102128128八)提出了一種潮流能發電裝置，省去了偏航和變槳系統，根據潮流雙嚮往複流動的特點，將葉片設計為雙向轉動。該設計雖然簡化了結構，節省了成本，但是卻存在不能根據潮流的強弱，調節葉片補能角度，降低了發電效率的不足。如何創設出符合應用環境特點，能高效利用潮流能，提高潮流能發電效率的潮流能發電機組的變槳方法，是當前業界的重要目標。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是提供一種潮流能發電機組的變槳方法，使其能夠針對潮流的特點，調節葉片補能角度，能高效利用潮流能，提高潮流能發電效率，從而克服現有的潮流能發電機組缺乏變槳系統或變槳系統不完善的不足。
[0006]為實現上述目的，本發明採用如下技術方案:
[0007]—種潮流能發電機組的變槳方法，所述潮流能發電機組的變槳角度為0-270。，所述方法包括:設定正向來流的順槳角度是0°，正向來流捕獲能量最多的角度為90。，逆向來流的順槳角度是180°，逆向來流捕獲能量最多的角度為270° ；當正向來流時，槳葉在0° -90°進行功率調節；當逆向來流時，槳葉在180° -270°進行功率調節。
[0008]進一步地，所述正向來流小於等於額定流速時，槳距角維持在90。；所述正向來流大於額定流速時，槳距角在0°到90。之間進行調整，使功率維持在額定值。
[0009]進一步地，所述逆向來流小於等於額定流速時，槳距角維持在270。；所述逆向來流大於額定流速時，槳距角在180°到270°之間進行調整，使功率維持在額定值。
[0010]由於採用上述技術方案，本發明至少具有以下優點:
[0011](I)根據潮流往復180°流動的特點，本發明的潮流能發電機組變槳方法採用雙向變槳方式，通過葉片旋轉0-270°完成雙向來流的對流功能，保證機組可以在雙向潮流中工作，並充分捕獲潮流能量，靈活應用，可提高能量捕獲效率，提高發電量。
[0012](2)在額定流速以下時，機組以定槳距的方式運行。額定流速以上時，機組以變槳模式運行，限制葉輪捕獲的能量，使功率維持在額定值。通過調節槳葉對潮流流向的攻角，改變葉輪的能量捕獲效率從而靈活控制機組的功率輸出。通過槳距角的調節，可以改善機組的啟動性能及功率調節功能。
[0013](3)在控制器或安全系統的指導下，在機組需要停機時，變槳系統可提供阻尼制動，實現水動力學停機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]上述僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本發明作進一步的詳細說明。
[0015]圖1是潮流能發電機組正向來流示意圖。
[0016]圖2是理想狀態下潮流流速曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0017]與風力發電機不同，對於潮流能發電機組而言，出於對水下複雜惡劣環境的考量，同時也考慮到潮流的往複流動特性，為實現機組在雙向流中正常發電工作，設置雙葉輪結構，採用0-270度變槳系統。
[0018]如圖1所示，潮流能發電機組包括葉片1、機艙2、輪轂3，其中變槳系統設置在輪轂或葉片內。變槳系統的實現方式如下:
[0019](I)首先設定正向來流的順槳角度是0°，當需要捕獲能量最大時，則需要變槳，正向來流捕獲能量的最大角度為90° ;(2)在正向來流時，相當於在0°和90°進行功率調節；(3)當逆向來流時，槳葉需要從90°位置變槳到180°逆向來流的順槳位置；(4)當需要增加捕獲能量，則需要增加變槳角度，在270°時，是逆向來流捕獲能量最多的角度，因此，逆向來流時，相當於在180°和270°之間進行功率調節。因此，整體分析來看，總變槳角度範圍是0°到270°，總角度數為270°。
[0020]具體而言，對於正向來流方向(如圖1所示)，當流速在額定流速及以下時，機組以定槳的模式運行，槳距角維持在90°附近；當流速在額定流速以上時，機組以變槳的模式運行，改變槳距角，角度在0°到90°之間進行調整，限制葉輪捕獲的能量，使功率維持在額定值。
[0021]對於逆向來流方向，當流速在額定流速及以下時，機組以定槳的模式運行，槳距角維持在270°附近；當流速在額定流速以上時，機組以變槳的模式運行，槳距角在180°和270°之間進行調整，限制葉輪捕獲的能量，使功率維持在額定值。
[0022]請配合參閱圖2所示，假設潮流的方向是有規律的變化，流速隨時間的變化曲線近似一條正弦曲線，在理想O時，潮流能流速為正向來流，大概在6時左右，正向來流的流速達到最大，在接近12時時，流速為O ;在理想O時到12時之間的變槳角度為0°到90°之間；並且在接近12時時，流速為0，這時候潮流的流速即將反向，在此時流速為零的時候進行變槳最為合適，變槳角度為180。的順槳狀態，隨著時間的變化，大概在理想時間的18時左右逆向來流的速度達到最大，在24時(即下一個周期的0時)流速達到0，在理想12時到24時之間的變槳角度為180°到270°之間；在24時(即下一個周期的0時)流速達到0，再次進行變槳到開始描述的狀態。
[0023]根據潮流往復180。流動的特點，本發明採用潮流能發電機組雙向變槳方法，通過葉片旋轉0-270°完成雙向來流的對流功能，保證機組可以在雙向潮流中工作，並充分捕獲潮流能量，靈活應用，可提高能量捕獲效率，提高發電量。
[0024]在額定流速以下時，機組以定槳距的方式運行。額定流速以上時，機組以變槳模式運行，限制葉輪捕獲的能量，使功率維持在額定值。通過調節槳葉對潮流流向的攻角，改變葉輪的能量捕獲效率從而靈活控制機組的功率輸出。通過槳距角的調節，可以改善機組的啟動性能及功率調節功能。
[0025]此外，在控制器或安全系統的指導下，在機組需要停機時，變槳系統可提供阻尼制動，實現水動力學停機。
[0026]由於採用了以上技術方案，本發明的潮流能發電機組的變槳方法解決了現有潮流能沒有得到充分利用、發電效率低的問題。相對於定槳距發電機組，本發明採用雙向變槳方式，實現了額定流速以上時功率的理想調節，同時減小了作用在潮流能發電機組上的瞬間載荷，提聞了機組可罪性等。
[0027]以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明作任何形式上的限制，本領域技術人員利用上述揭示的技術內容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種潮流能發電機組的變槳方法，其特徵在於，所述潮流能發電機組的變槳角度為0-270°，所述方法包括: 設定正向來流的順槳角度是0°，正向來流捕獲能量最多的角度為90°，逆向來流的順槳角度是180°，逆向來流捕獲能量最多的角度為270° ； 當正向來流時，槳葉在0° -90°進行功率調節； 當逆向來流時，槳葉在180° -270°進行功率調節。
2.根據權利要求1所述的潮流能發電機組的變槳方法，其特徵在於，所述正向來流小於等於額定流速時，槳距角維持在90° ;所述正向來流大於額定流速時，槳距角在0°到90°之間進行調整，使功率維持在額定值。
3.根據權利要求1所述的潮流能發電機組的變槳方法，其特徵在於，所述逆向來流小於等於額定流速時，槳距角維持在270° ;所述逆向來流大於額定流速時，槳距角在180°到270°之間進行調整，使功率維持在額定值。
【文檔編號】F03B15/00GK104454325SQ201410575196
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月24日 優先權日:2014年10月24日
【發明者】楊建鋒, 張瑩博, 李明輝, 武春曉, 王彥龍 申請人:國電聯合動力技術有限公司