波浪能发电装置的PTO(Power Take Off,动力输出)系统对发电效率有重要影响。该文以鹰式波浪能发电装置为研究对象,基于线性势流理论在频域内求解了波能装置的多体水动力系数和给定海况下吸波体波浪诱导载荷,采用间接时域法求得吸波体的时域运动响应。在ADAMS框架中建立鹰式装置液压PTO系统的参数化模型,以液压缸的安装位置和PTO系统阻尼系数作为设计变量,PTO系统平均功率为目标函数,实现对液压PTO系统能量转换效率的目标优化。通过全参数优化,装置在中国南海海域中等海况和低海况下,较之原型机俘获宽度比均有大幅提高,中等海况和低海况下的平均俘获宽度分别提高了6.748%和12.816%。这为波浪能发电装置液压PTO优化设计提供了一种高效可行的数值方法。

针对波浪能发电效率低的问题,建立由波浪输入至马达输出的系统数学模型,采用理论建模和仿真分析相结合的方式确定影响系统发电功率的关键参数,为提高装置发电效率的液压能量转换系统恒转速控制策略的研究提供理论指导。波浪能发电的液压蓄能式波浪能发电系统主要由3部分组成,建立系统各元件的运动方程及能量方程,寻找元件间的连接参数建立系统数学模型,通过理论分析系统功率方程定性地确定系统工作特性及关键参数。为验证理论分析结果的准确性,借助AMEsim仿真平台完成系统设计及仿真验证。结果表明,马达输出功率主要受波浪波高、周期、比例流量阀流通面积及马达排量的影响,最高影响阶次分别为1次方、4次方、4次方和2次方。仿真验证还证明蓄能器预充气压力几乎不会对马达输出功率产生影响。

基于波浪能转换原理提出一种新型的球形波浪能发电装置,介绍了该装置的结构、工作原理及特点。利用水动力学软件AQWA对该种新型的球形摆式波浪发电装置进行研究,分析了波浪高度、波浪周期及波浪波动方向等对球形浮体的摆动幅度影响。研究表明波浪周期是影响响应快慢和波形图宽度的主要因素。波浪越高,波浪周期越短,波动方向与发电装置的支架任意中线所成角度越小,球形浮体的摆动响应越快,摆动幅度越大。以上研究结果为该装置的实际应用提供理论依据。