[发明专利]一种波浪能装置参数配置的寻优系统及方法

说明书

本发明提供一种波浪能装置参数配置的寻优系统及方法，以MATLAB语言和Windows批处理命令编写，包括：MA‑System，进行仿真模型建立、数据读入输出、水动力计算、获能数据输出，并计算出波浪能装置的平均发电功率；以及寻优运算系统，将MA‑System的计算结果与智能寻优算法相结合，计算出平均发电功率最大的波浪能装置所对应的参数。根据本发明，在大量数据分析基础上采用智能优化算法进行全自动寻优操作，对单个波浪能装置或者多个阵列布置波浪能装置进行获能功率影响参数分析简单高效地寻找到具体海域条件下发电功率最大的波浪能装置结构参数配置。

技术领域

本发明属于波浪能发电领域，特别涉及一种波浪能装置参数配置的寻优系统及方法。

背景技术

波浪能是海洋能的一种具体形态，也是海洋能中最主要的能源之一，它的开发和利用对缓解能源危机和减少环境污染是非常重要的。目前，波浪能作为一种绿色可再生能源日益受到世界各国关注，开发利用前景广阔。然而，海浪运动是不规律的且不稳定的，如何充分利用波浪能，日益受到科研工作者的广泛关注。

波浪能装置俘获收集波浪能并转化为电能，实现波浪发电。然而，不同结构参数的波浪能装置在不同海域条件下的发电功率存在差异，如何寻找到具体海域条件下发电功率最大的波浪能装置结构参数配置，即、波浪能装置的参数优化配置，成为波浪能发电研究的关键技术。

于实际研究中，波浪能装置优化时，获能功率与结构参数之间的关系往往是隐形的、复杂的，随着设计变量的增多，不同变量匹配组合也成倍增加。例如，布置于实际海域的波浪能装置的俘获能量的性能常常受浮体形状尺寸、PTO阻尼、阵列排布方式等因素的影响，因此需要依托大量数据才能对波浪能装置进行获能功率影响参数分析，从而得到装置影响参数的最优匹配。但是，借助于物理模型试验手段明显难以满足上述大量数据需求，而借助于数值仿真方法，即、利用数值仿真软件人工手动建立不同参数匹配的波浪能装置模型，处理并得到相关获能数据，则存在效率低，耗时长，难以在短时间内获得足够数据等问题。

发明内容

发明要解决的问题：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种波浪能装置参数配置的寻优系统及方法，能通过简单快捷的手段，高效寻找到具体海域条件下发电功率最大的波浪能装置结构参数配置。

解决问题的技术手段：

本发明提供一种波浪能装置参数配置的寻优系统，以MATLAB语言和Windows批处理命令编写，包括：

MA-System，是根据波浪能装置的具体形式而构建出的MATLAB、AQWA和APDL的联合仿真系统，进行仿真模型建立、数据读入输出、水动力计算、获能数据输出，并计算出所述波浪能装置的平均发电功率；以及

寻优运算系统，将所述MA-System的计算结果与智能寻优算法相结合，计算出平均发电功率最大的波浪能装置所对应的参数。

本发明中，MATLAB作为中枢平台汇总处理输入输出的数据，通过批处理命令调用软件，建立软件间的数据传输通道，依次串联运行系统内模块以实现MATLAB、AQWA和APDL的联合仿真。根据本发明，在大量数据分析基础上采用智能优化算法进行全自动寻优操作，对单个波浪能装置或者多个阵列布置波浪能装置进行获能功率影响参数分析，从而得到装置影响参数的最优匹配，寻找到具体海域条件下发电功率最大的波浪能装置结构参数配置。本发明相较于穷举寻优，极大节约了寻优时间，提高了寻优效率，能简单高效地实现对波浪能的充分利用。

也可以是，本发明中，所述MA-System包括：

参数输入模块，根据所述波浪能装置的具体形式，通过MATLAB定义并输入用于控制模型和仿真计算的参数变量，所述参数变量至少包括：波浪条件、计算步长及步数、荷载大小及施加方式、浮体结构参数、浮体个数及阵列排布、重力加速度、海水密度和海域水深；