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潮汐能 发电 控制系统

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潮汐能发电控制系统,潮汐能,发电,控制系统

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潮汐能发电控制系统 王星超 同济大学 摘要-地球表面海洋面积占百分之七十的比例，海洋中蕴藏着较大的能量，其中潮汐发电是最有前景的发电方式。本文介绍了潮流发电的基本知识系统特点以及应用范围和未来技术发展。潮流发电技术可以克服水库式潮汐能发电筑坝的缺点。我国海洋资源丰富，我国潮流发展技术尽管起步较早但发展不快，建议国家加快潮汐能研究发展。 关键词：潮汐能 双向潮汐发电 引言-潮汐能是一种清洁的可再生能源 , 与风能和太阳能相比 ,潮汐能的能量密度大且易预测 ,因此更便于利用 。全球的潮汐能发电的资源量在 10 亿 kW 以上 ,潮汐能的开发利用早就受到关注 ,在各类当代的可再生能源开发中 , 潮汐能发电也是最早应用的技术之一 。我国潮汐能资源非常丰富 , 开发利用潮汐能对于我国能源结构的改善和能源可持续发展具 有重要意义。本文着重讲述以模糊 PID 控制系统控制的双向潮汐发电水轮机组。 一、系统结构框图 图 1双向潮汐发电水轮机组的 PID 控制系统示意图 模糊 PID 控制器三个基本参数的作用如下所示： 比例因子 K。提高双向潮汐发电水轮机组控制系统的响应速度、随着比例因子 K。的增加，控制系统的响应随之加快，从而使调节精度增加，同时也会带来一定的弊端，容易出现过大的超调量，随着比例因子 K。的降低，系统的调节精度随之减少，从而延缓系统的响应速度；积分因子 K；可以消除系统的稳态误差，随着积分因子 Ki 的增大，将带来过高的超调量，随着积分因子 Ki 的降低，则控制系统的静态误差不易消除，进而使控制系统的调节精度下降。微分因子 Kd 可以控制偏差的变化方向，但是当微分因子过大时，将增加系统的调节时间，并且使控制系统的抗干扰能力降低。1 二、系统特点 双向潮汐发电是能源利用的重要方式，提高双向潮汐发电水轮机组的发电效率，降低双向潮汐发电站的运营能够提高其经济效益，具有非常重要的意义。对双向潮汐发电水轮机组进行性能控制是保证潮汐发电站稳定运行的关键所在。将遗传算法应用于模糊 PID 控制器参数优化之中，有效地提高了水轮机组控制的稳定性。双向潮汐能发电的创新特色是本技术深入理解了潮汐发电的原理，掌握了潮汐发电的运行规律 , 积累了丰富的潮汐机组研发经验，完成了关键技术的储备，为加快我国大容量潮汐发电机组的研发速度，指导现有潮汐电站的经济安全运行提供技术依据。多工况、多目标、多参数的双向潮汐机组优化设计创新，在保证研发机组效率高的前提下，充分考虑潮汐机组多工况运行发电量最大原则进行设计 ；基于结构动力场分析的叶片厚度优化设计，减小了转轮整体质量，也解决了叶片裂纹问题 ；空化非定常流动分析技术解决了空化和水力激励力过大问题 ；率先研制了多工况潮汐机组的选型分析软件。2 三、应用范围 1基于遗传算法的双向潮汐发电水轮机组的性能控制研究 魏长宝，田进华 2潮流发电 一种开发潮汐能的新方法张 勇 , 崔蓓蓓 , 邱宇晨 各个国家都十分重视潮汐能的应用。根据世界能源组织调查报告，全世界潮汐能的理论资源量为 22 亿 kW。其中可开发潮汐能约 10 11 亿 kW，年发电量约 12400 亿 kWh。我国地处太平洋西岸，潮汐能蕴藏量十分丰富。根据潮汐能资源的调查统计，中国潮汐能资源（不包括台湾）的总蕴藏量为 1.9 亿 kW，年发电量 2750 亿 kWh，其中可开发 200kW 及以上的潮汐电站址有 424 处，可开发装机容量 200kW 以上潮汐资源的总装机容量为 21790MW，年发电量为 624 亿 kWh。英国计划在 2050 年之前完成二氧化碳减少到目前的 60%。3 四、经济性特点 双向潮汐发电是能源利用的重要方式，提高双向潮汐发电水轮机组的发电效率，降低双向潮汐发电站的运营能够提高其经济效益，具有非常重要的意义。对双向潮汐发电水轮机组进行性能控制是保证潮汐发电站稳定运行的关键所在。随着科学发展观基本国策的确立，国家对可再生能源开发利用更加重视，潮汐能发电也备受国内外业内人士的广泛关注。我国拥有漫长的海岸线，海岸曲折港湾众多，潮汐能源非常丰富。 五、未来技术发展 全球潮汐能的理论蕴藏量大约在万亿 2030kWh/a，相当于所有河川水力发电总量，但可供开发程度比较低，不同国家情况不一。初期研究表明：全球经济型潮汐电站年供电能力在 1 万亿 kWh 左右，最高为 2 万亿 kWh，但这仅仅只占未来电力需求的一小部分。河川水力发电潜力较低，大约是 1000 亿 kWh 据海洋学家计算，世界上潮汐能发电的资源量在 10 亿千瓦以上，也是一个天文数字。潮汐能普查计算的方法是，首先选定适于建潮汐电站的站址，再计算这些地点可开发的发电装机容量，叠加起来即为估算的资源量。世界上适于建设潮汐电站的 20 几处地 3 Tidal Power in the United Kingdom，T. J. Hammons 方，都在研究、设计建设潮汐电站。其中包括：美国阿拉斯加州的库克湾、加拿大芬地湾、英国塞文河口、阿根廷圣约瑟湾、澳大利亚达尔文范迪门湾、印度坎贝河口、俄罗斯远东鄂霍茨克海品仁湾、韩国仁川湾等地。 结论-潮流发电技术是一种“年青” 的潮汐能利用技术 ,这一技术较好地平衡了能源的经济性以及环境保护之间的关系 ,在不到十年的时间里就从试验阶段迅速进入商业运行阶段 ,充分证明了其生命力 , 是一种非常有发展潜力的可再生能源利用形式 。我们应充分关注这一技术的发展状况 ,为我国的潮汐能利用提供更多的解决方案 , 从而为我国的能源事业发展和现代化建设提供更多助力 。 参考文献 【1】 潮流发电 一种开发潮汐能的新方法. 张 勇 , 崔蓓蓓 , 邱宇晨. 能源技术. 2009 【2】 Tidal Power in the United Kingdom. T. J. Hammons, Chair, International Practices for Energy Development and Power Generation IEEE 【3】 基于遗传算法的双向潮汐发电水轮机组的性能控制研究.