随着化石能源的日渐枯竭,海洋热能转换系统(Ocean thermal energy conversion, OTEC)是可以利用海水间的温差将清洁、可再生的海洋能转换为电能的能源系统,关于该系统的研究已引起了越来越多的关注与研究.在工作过程中,浮式海浪温差发...随着化石能源的日渐枯竭,海洋热能转换系统(Ocean thermal energy conversion, OTEC)是可以利用海水间的温差将清洁、可再生的海洋能转换为电能的能源系统,关于该系统的研究已引起了越来越多的关注与研究.在工作过程中,浮式海浪温差发电系统中用于传输深层低温海水的管道会受到外界环境的影响产生振动,而这些振动会直接影响系统的性能.本文将研究该柔性系统的振动控制问题,首先,建立用一个偏微分方程和一组常微分方程组成的模型来描述OTEC系统的动力学特性,并直接基于系统的动力学模型设计主动的边界控制器以及边界扰动观测器,从而消除外界扰动的影响,以及减少OTEC系统中柔性管道的横向形变,抑制系统的振动.此外,本文还考虑了OTEC系统中存在的输出约束问题,并且在所设计边界控制律的作用下,从理论上证明OTEC系统的稳定性,保证OTEC系统中的柔性管道的形变量最终收敛于平衡点附近以及浮式平台固定在初始位置附近.最后,通过选择合适的控制参数来对OTEC系统进行数字仿真,利用所得到的仿真结果验证了所设计控制律的有效性.展开更多
为解决由海洋温差能驱动的海洋热能转换(Ocean Thermal Energy Conversion,OTEC)系统热效率低、经济性差等问题,文章设计并搭建了由海洋温差能驱动,集发电与空调功能为一体的(Ocean Thermal Energy Conversion Combined Air Conditioner...为解决由海洋温差能驱动的海洋热能转换(Ocean Thermal Energy Conversion,OTEC)系统热效率低、经济性差等问题,文章设计并搭建了由海洋温差能驱动,集发电与空调功能为一体的(Ocean Thermal Energy Conversion Combined Air Conditioner,OTEC-AC)试验系统。该系统通过先发电再冷却空气,梯级利用深层海水冷能,从而大幅提升海洋温差能转换效率。利用膨胀输出功、制冷量、综合热效率等性能评价指标,测试并分析了不同工况下发电-空调综合系统的性能变化规律,同时验证了OTEC-AC相较于OTEC的性能提升情况。试验结果表明:发电系统存在最佳膨胀压比,此时,膨胀机的等熵效率达到峰值的21.83%;降低深层海水温度和增加冷冻水流量均可显著提升OTEC-AC系统性能,当深层海水温度由9℃降至4℃时,系统综合[火用]效率从47.25%增至51.60%;相同工况下,OTEC-AC系统的发电量和制冷量分别为97 W和5 386 W,与独立运行OTEC系统相比,折算后的系统热效率从1.21%提升到17.60%。展开更多
文摘随着化石能源的日渐枯竭,海洋热能转换系统(Ocean thermal energy conversion, OTEC)是可以利用海水间的温差将清洁、可再生的海洋能转换为电能的能源系统,关于该系统的研究已引起了越来越多的关注与研究.在工作过程中,浮式海浪温差发电系统中用于传输深层低温海水的管道会受到外界环境的影响产生振动,而这些振动会直接影响系统的性能.本文将研究该柔性系统的振动控制问题,首先,建立用一个偏微分方程和一组常微分方程组成的模型来描述OTEC系统的动力学特性,并直接基于系统的动力学模型设计主动的边界控制器以及边界扰动观测器,从而消除外界扰动的影响,以及减少OTEC系统中柔性管道的横向形变,抑制系统的振动.此外,本文还考虑了OTEC系统中存在的输出约束问题,并且在所设计边界控制律的作用下,从理论上证明OTEC系统的稳定性,保证OTEC系统中的柔性管道的形变量最终收敛于平衡点附近以及浮式平台固定在初始位置附近.最后,通过选择合适的控制参数来对OTEC系统进行数字仿真,利用所得到的仿真结果验证了所设计控制律的有效性.
文摘为解决由海洋温差能驱动的海洋热能转换(Ocean Thermal Energy Conversion,OTEC)系统热效率低、经济性差等问题,文章设计并搭建了由海洋温差能驱动,集发电与空调功能为一体的(Ocean Thermal Energy Conversion Combined Air Conditioner,OTEC-AC)试验系统。该系统通过先发电再冷却空气,梯级利用深层海水冷能,从而大幅提升海洋温差能转换效率。利用膨胀输出功、制冷量、综合热效率等性能评价指标,测试并分析了不同工况下发电-空调综合系统的性能变化规律,同时验证了OTEC-AC相较于OTEC的性能提升情况。试验结果表明:发电系统存在最佳膨胀压比,此时,膨胀机的等熵效率达到峰值的21.83%;降低深层海水温度和增加冷冻水流量均可显著提升OTEC-AC系统性能,当深层海水温度由9℃降至4℃时,系统综合[火用]效率从47.25%增至51.60%;相同工况下,OTEC-AC系统的发电量和制冷量分别为97 W和5 386 W,与独立运行OTEC系统相比,折算后的系统热效率从1.21%提升到17.60%。
