[发明专利]一种波浪能发电装备功率特性测试方法

说明书

本发明提供了一种波浪能发电装备功率特性测试方法，具体包括如下步骤：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；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；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。本发明针对目前波浪能发电装备功率特性现场测试相关技术方法的不足，重点解决单台波浪能发电装备功率特性的测试和分析方法，适用于并网或与蓄电池相连的波浪能发电装备在实海况条件下的功率特性测试。

技术领域

本发明属于海洋可再生能源技术领域，尤其是涉及一种波浪能发电装备功率特性测试方法。

背景技术

在波浪能发电装置实海况示范运行的过程中，功率特性和电能质量特性是衡量波浪能发电装置发电性能的重要指标。功率特性指标主要包括：功率特性矩阵、转换效率、年发电量等；电能质量特性指标主要包括：电压偏差、频率偏差、三项不平衡度等指标。对于波浪能发电装置功率特性和电能质量特性进行测试与评价，有利于波浪能发电装置研发水平的提升，促进波浪能发电装置的产业化进程与商业化应用。

近年来，波浪能立足自主创新，研发出一批振荡浮子式、摆式、筏式等波能转换装置，部分在转换效率方面处于国际先进。其中300kW鹰式波浪能发电装置“万山号”海试期间累计发电量超过3万度，已实现为万山岛提供电力供给。

目前研发的波浪能发电装置约40个，装机容量范围10瓦-300千瓦。从技术发展阶段来看，大部分属于初级海试阶段，装置在实海况条件下运行效果不佳，海试过程中出现发电效率不高、易破坏等问题，实际海况下运行的可靠性、稳定性等同样有待提升。

由于我国波浪能发电装备型式多样，部分装备型式对我国海域的适应性尚未得到更好地论证，开展波浪能发电装备现场测试，一方面可以了解装备对布放海域的适应能力，从而指导后续的研发工作；另一方面可以更系统地了解装备的发电能力和发电品质，全方位了解装备性能，为技术的提升和改进提供数据支撑。对促进波浪能发电装备测试和评价能力的提高，逐步建立测试和评价体系，推动我国海洋能开发利用装备制造业成长有着重要的现实意义。

发明内容

有鉴于此，本发明针对目前波浪能发电装备功率特性现场测试相关技术方法的不足，重点解决单台波浪能发电装备功率特性的测试和分析方法，适用于并网或与蓄电池相连的波浪能发电装备在实海况条件下的功率特性测试。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种波浪能发电装备功率特性测试方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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，

c)根据测量仪器和采样频率选择谱分析的频率范围；

d)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；