一種潮流能發(fā)電機組的變槳方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種潮流能發(fā)電機組的變槳方法，所述潮流能發(fā)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(diào)節(jié)；當逆向來流時，槳葉在180°-270°進行功率調(diào)節(jié)。本發(fā)明潮流能發(fā)電機組的變槳方法為雙向變槳，通過葉片旋轉(zhuǎn)0-270°保證機組可以在雙向潮流中工作，并充分捕獲潮流能量，靈活應用，可提高能量捕獲效率，提高發(fā)電量。
【專利說明】一種潮流能發(fā)電機組的變槳方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及潮流能發(fā)電【技術領域】，特別是涉及一種潮流能發(fā)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(fā)和利用是很多國家努力發(fā)展的方向。潮流能發(fā)電是海洋能利用的一個分支，與其它清潔能源的發(fā)展歷程相近，利用海洋能發(fā)電經(jīng)歷了從小功率到大功率，最后達到與大電網(wǎng)并網(wǎng)運行的發(fā)展歷程。真正達到利用海洋能的標志就是建造出能夠達到商業(yè)電站水平，并且真正接入電網(wǎng)運行的海洋能發(fā)電系統(tǒng)。
[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(fā)。以大潮最大流速為指標，對我國沿岸潮流能資源進行區(qū)分，對我國沿岸130個水道的潮流資源計算統(tǒng)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(fā)電裝置，能夠獲得海上電站建造施工、電力傳輸、并網(wǎng)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(fā)電裝置的關鍵技術之一。對于陸上風電機組變槳系統(tǒng)，由于風的不穩(wěn)定性，風電機組通過偏航改變迎風方向，變槳系統(tǒng)設計基本上是0-90度。與風力發(fā)電機不同，對于潮流能發(fā)電機組而言，出于對水下復雜應用環(huán)境的考量，因此不能直接拿來采用陸上風電機組變槳技術。專利“一種永磁直驅(qū)式潮流發(fā)電裝置⑶102128128八)提出了一種潮流能發(fā)電裝置，省去了偏航和變槳系統(tǒng)，根據(jù)潮流雙向往復流動的特點，將葉片設計為雙向轉(zhuǎn)動。該設計雖然簡化了結構，節(jié)省了成本，但是卻存在不能根據(jù)潮流的強弱，調(diào)節(jié)葉片補能角度，降低了發(fā)電效率的不足。如何創(chuàng)設出符合應用環(huán)境特點，能高效利用潮流能，提高潮流能發(fā)電效率的潮流能發(fā)電機組的變槳方法，是當前業(yè)界的重要目標。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明的目的是提供一種潮流能發(fā)電機組的變槳方法，使其能夠針對潮流的特點，調(diào)節(jié)葉片補能角度，能高效利用潮流能，提高潮流能發(fā)電效率，從而克服現(xiàn)有的潮流能發(fā)電機組缺乏變槳系統(tǒng)或變槳系統(tǒng)不完善的不足。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0007]—種潮流能發(fā)電機組的變槳方法，所述潮流能發(fā)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(diào)節(jié)；當逆向來流時，槳葉在180° -270°進行功率調(diào)節(jié)。
[0008]進一步地，所述正向來流小于等于額定流速時，槳距角維持在90。；所述正向來流大于額定流速時，槳距角在0°到90。之間進行調(diào)整，使功率維持在額定值。
[0009]進一步地，所述逆向來流小于等于額定流速時，槳距角維持在270。；所述逆向來流大于額定流速時，槳距角在180°到270°之間進行調(diào)整，使功率維持在額定值。
[0010]由于采用上述技術方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0011](I)根據(jù)潮流往復180°流動的特點，本發(fā)明的潮流能發(fā)電機組變槳方法采用雙向變槳方式，通過葉片旋轉(zhuǎn)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，并充分捕獲潮流能量，靈活應用，可提高能量捕獲效率，提高發(fā)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(diào)節(jié)槳葉對潮流流向的攻角，改變?nèi)~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(diào)節(jié)，可以改善機組的啟動性能及功率調(diào)節(jié)功能。
[0013](3)在控制器或安全系統(tǒng)的指導下，在機組需要停機時，變槳系統(tǒng)可提供阻尼制動，實現(xiàn)水動力學停機。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]上述僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0015]圖1是潮流能發(fā)電機組正向來流示意圖。
[0016]圖2是理想狀態(tài)下潮流流速曲線示意圖。
【具體實施方式】
[0017]與風力發(fā)電機不同，對于潮流能發(fā)電機組而言，出于對水下復雜惡劣環(huán)境的考量，同時也考慮到潮流的往復流動特性，為實現(xiàn)機組在雙向流中正常發(fā)電工作，設置雙葉輪結構，采用0-270度變槳系統(tǒng)。
[0018]如圖1所示，潮流能發(fā)電機組包括葉片1、機艙2、輪轂3，其中變槳系統(tǒng)設置在輪轂或葉片內(nèi)。變槳系統(tǒng)的實現(xiàn)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，相當于在0°和90°進行功率調(diào)節(jié)；(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，相當于在180°和270°之間進行功率調(diào)節(jié)。因此，整體分析來看，總變槳角度范圍是0°到270°，總角度數(shù)為270°。
[0020]具體而言，對于正向來流方向(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(diào)整，限制葉輪捕獲的能量，使功率維持在額定值。
[0021]對于逆向來流方向，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(diào)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(guī)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；并且在接近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(tài)，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(tài)。
[0023]根據(jù)潮流往復180。流動的特點，本發(fā)明采用潮流能發(fā)電機組雙向變槳方法，通過葉片旋轉(zhuǎn)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，并充分捕獲潮流能量，靈活應用，可提高能量捕獲效率，提高發(fā)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(diào)節(jié)槳葉對潮流流向的攻角，改變?nèi)~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(diào)節(jié)，可以改善機組的啟動性能及功率調(diào)節(jié)功能。
[0025]此外，在控制器或安全系統(tǒng)的指導下，在機組需要停機時，變槳系統(tǒng)可提供阻尼制動，實現(xiàn)水動力學停機。
[0026]由于采用了以上技術方案，本發(fā)明的潮流能發(fā)電機組的變槳方法解決了現(xiàn)有潮流能沒有得到充分利用、發(fā)電效率低的問題。相對于定槳距發(fā)電機組，本發(fā)明采用雙向變槳方式，實現(xiàn)了額定流速以上時功率的理想調(diào)節(jié)，同時減小了作用在潮流能發(fā)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(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)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(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種潮流能發(fā)電機組的變槳方法，其特征在于，所述潮流能發(fā)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(diào)節(jié)； 當逆向來流時，槳葉在180° -270°進行功率調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權利要求1所述的潮流能發(fā)電機組的變槳方法，其特征在于，所述正向來流小于等于額定流速時，槳距角維持在90° ;所述正向來流大于額定流速時，槳距角在0°到90°之間進行調(diào)整，使功率維持在額定值。
3.根據(jù)權利要求1所述的潮流能發(fā)電機組的變槳方法，其特征在于，所述逆向來流小于等于額定流速時，槳距角維持在270° ;所述逆向來流大于額定流速時，槳距角在180°到270°之間進行調(diào)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(yōu)先權日:2014年10月24日
【發(fā)明者】楊建鋒, 張瑩博, 李明輝, 武春曉, 王彥龍 申請人:國電聯(lián)合動力技術有限公司