波浪能发电装置能量转换系统多级负载试验

根据波浪的特点,设计了一种应用在波浪能转换装置上的多级负载系统。对安装该系统的鹰式波浪能转换装置,按照功能和能量转换两种分类方法介绍机构组成和工作原理,并对液压系统的多级负载系统的设计进行了描述,包括系统的元件、试验原理及方法,最后通过试验对系统进行验证。试验结果表明,多级负载系统设计合理,能高效合理地利用及转换液压能。     

千瓦级小型液压式波浪能装置能量转换系统研究

针对小型海洋观测仪器用电需求,研究高效、可靠的小型液压式波浪能装置能量转换系统。在实验室建立一套3 kW的液压式波浪能能量转换系统,进行不同电阻负载、不同蓄能体积以及不同控制策略的液压系统试验,获得PTO效率曲线及各发电过程的特性曲线,详细分析不同控制策略的能量转换特性,得到PTO效率随阻值的增大趋于平稳、蓄能体积基本不影响PTO转换效率的结论,验证有蓄能器无控制器型直冲式能量转换系统的可行性。     

漂浮式波浪能直线发电原理试验研究

介绍一种漂浮式波浪能直线发电装置,按相似理论对该装置进行模型设计和水槽试验,分析不同波高、周期、负载对该类装置输出功率和转换效率的影响。试验结果表明:阻尼匹配极大地影响到模型的转换效率。考虑到机械阻尼情况下模型从波浪到电的最大转换效率为11%,在不计机械阻尼的情况下,模型从波浪到电的最大转换效率可达49%。     

液压式波浪能装置能量转换系统研究

波浪能转换装置由能量俘获系统与能量转换系统构成,其中能量转换系统是提高波浪能利用效率的关键环节。以鸭式波浪能装置的能量转换系统为研究对象,介绍液压式能量转换系统组成,分析系统结构及工作原理,提出判断目前系统组成合理的依据,最后采用交叉组合试验对比,得出如何设计选择系统发电机及负载类型。试验现象及数据表明,采用永磁同步发电机(PSMG)及蓄电池组的液压能量转换系统较之其他组合的液压系统在效率和可靠性方面有了明显的改进,如发电品质优,系统稳定性高,对系统设备冲击性小,发电效率及电能利用率高,有利于降低维护成本,符合鸭式波浪能装置实海况试验要求,对波浪能实海况试验样机研发意义重大。     

100 kW组合型振荡浮子式波浪发电装置能量转换系统研究

组合型振荡浮子式波浪发电装置由能量俘获系统与能量转换系统构成,其中能量转换系统直接决定整个装置的能量转换效率和发电功率。基于前期10 k W波浪发电装置的海试结果,对装置中的直驱型液压式能量转换系统进行结构优化,设计一种应用于100 k W波浪发电装置的蓄能型液压式能量转换系统,并研制"液压自调整控制系统",实现能量转换系统蓄能与放能过程的解耦控制。通过现场试验,验证优化后的能量转换系统在提高能量转换效率和维持过程平稳性上的有效性。基于该能量转换系统的能量输出特性,提出发电机带纯阻性负载时的"最大功率点跟踪"匹配负载计算方法,以及后续并网电力变换系统的拓扑结构设计,并通过Simulink仿真,验证方案的可靠性。     

梯形摆式波能转换装置水动力性能研究

基于势流理论,采用频域方法对固定梯形摆式波能转换装置的水动力性能进行研究。由于摆式波能转换装置固有周期较长,在固有周期附近辐射阻尼系数较小,故波能转换效率并不高。在线性理论下研究波能转换装置的水动力性能时通常忽略非线性阻尼的作用,当波浪周期等于装置的固有周期且负载阻尼系数等于辐射阻尼系数时可获最大的输出功率。类似于船舶横摇,对摆式波能转换装置而言有必要考虑非线性阻尼的影响,分析非线性阻尼对最佳负载阻尼系数的影响及负载阻尼系数对摇幅及波能转换效率的影响。     

小型太阳能光伏直流车载冰箱的实验性能研究

设计了一个小型太阳能光伏直流车载冰箱实验系统,实验验证了该系统各部件工作时的匹配性能,并测试了系统工作时的电流、冰箱温度、负载功率、蓄电池电压等数据,最后对各部分能耗进行了分析。实验结果表明：该装置能稳定运行,可满足实际冷藏要求;在完全无日照情况下,冰箱可连续运行34 h。     

不同调节转换装置在顺序增压系统中的应用研究

针对目标柴油机顺序增压系统,设计了液压调节转换装置和气动调节转换装置。将这两种调节转换装置分别集成在柴油机顺序增压系统中进行对比研究,结果表明:在结构上液压调节转换装置比气动调节转换装置更紧凑;计算和验证了调节转换装置的驱动扭矩和执行动作时间,气动调节转换装置的驱动扭矩和执行动作时间均小于液压调节转换装置。两种调节转换装置还通过了进排气阀及执行机构连续动作1000次考核试验,试验结果表明:集成液压和气动调节转换装置的顺序增压系统,其主副增压器涡前最大温差均出现在排气阀关闭时,平均温差分别为28℃和219℃。     

热管式太阳能PV/T热泵系统的性能研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统的实验装置,并根据实验装置建立了系统的数学模型,通过实验测试对数学模型进行了验证。研究了系统的热效率、电效率和COP等主要性能参数在全天的变化规律,分析了系统COP偏低的原因和改进措施。结果表明,在测试工况下,日平均热效率为35.4%,日平均电效率为11.0%,日平均COP为2.77,实验值与模拟值的误差均在±15%以内。该研究为热管式太阳能PV/T热泵系统的设计优化与性能研究提供了参考。     

双轴跟踪和单轴南北向跟踪CPV/T系统的热电性能研究

分别搭建了采用双轴跟踪和单轴南北向跟踪这2种跟踪方式的聚光光伏光热(CPV/T)系统实验平台,并对不同跟踪方式下的系统的热、电性能进行了测试。在实验条件基本相同的情况下进行了多次测试,结果表明,双轴跟踪CPV/T系统的平均光电转换效率和平均光热转换效率分别为13.0%和52.6%,均高于单轴南北向跟踪CPV/T系统的11.1%和51.5%。同时,通过分析能量传输方式,分别建立了预测采用2种跟踪方式的CPV/T系统热、电性能的理论模型;将实验条件代入理论模型的计算结果表明,与实验平台的测试结果相比,理论模型计算得到的光电转换效率值的最大相对误差为3.6%,光热转换效率值的最大相对误差为2.5%,相对误差均在5%以内,由此验证了理论模型的准确性。利用理论模型对双轴跟踪CPV/T系统进行了能量核算,提出了减少能量损失、提高系统效率的方法。     

汽阳极多管AMTEC辐射与导热模型的研究

针对研制并改进新一代汽阳极多管碱金属热电转换装置(AMTEC)需要准确计算汽阳极多管AMTEC内的辐射和导热损失,以PX-3A型装置为分析对象,利用RadCAD软件计算了装置内各辐射面之间角系数,角系数计算结果满足完整性要求;以此角系数作为输入数据建立了装置辐射与导热模型,计算了不同负载电阻下装置的输出功率、负载电压和BASE管冷端温度等参数,结果表明计算值与文献实验值相吻合,从而验证了模型的正确性和合理性;最后对不同热端温度对转换效率的影响进行了分析,推荐装置热端运行温度为1123 K。     

周期性热激励下PZT陶瓷的输出功率特性分析

前期实验主要分析了PZT热释电陶瓷在周期性热激励下其温度、输出电压和电流的变化特性。在此基础上,实验研究了PZT热释电陶瓷在周期性热激励下其输出功率的变化特性,主要讨论了PZT热释电陶瓷热电转换装置在接入不同负载时其输出功率的变化情况,并通过阻抗优化,获得最大的输出功率。实验结果表明,在0.1Hz调频频率下,当不接负载时,装置输出功率可达72.1μW,输出功率密度1.47mW/cm₃;当接入负载时,使负载阻值在0~20MΩ内变化,实验得出当负载阻值为7MΩ时装置产生的功率最大(实验所用的PZT热释电陶瓷的阻抗为7.96MΩ),达到了66.7μW,输出功率密度601.9μW/cm₃。     

结合防波堤的振荡摇摆式波浪能装置试验研究

讨论一种结合防波堤的振荡摇摆式波浪能装置的结构和工作原理,并在河海大学河口航道综合试验厅进行物理模型试验。试验以重块和不锈钢板间的摩擦力作为波浪能转换装置的负载阻尼,通过测量不锈钢板两端的拉力及其位移计算波浪能转换输出功率。结果表明,当入射波的周期和浮体的固有周期接近时,浮体的运动接近共振状态,此时波浪能转换平均输出功率和转换效率最高,分别可达0.05 W和17.9%。入射波周期较大时,装置的波浪能转换输出功率较高,但此时其波浪能转换效率低于入射波周期较小时。水深对于浮体的姿态和运动特性起到关键作用,结果表明水深为60 cm时波浪能转换输出功率和转换效率最高。     

漂浮直驱式波浪能发电装置的负载控制设计

漂浮直驱式波浪能装置是通过直线电机将波浪能转换成电能的一种新型发电装置。负载控制技术是波浪能发电中的关键技术之一。负载控制一方面可调整装置的运行状态,另一方面可优化装置的转换效率。负载控制系统可按照直线电机输出电压的大小自动调整装置的负载大小。负载分为3级:基本负载、一级负载、二级负载。试验表明,负载控制系统实现了按电压进行分级控制的目的,为实海况下按照平均波高分级控制打下了基础。     

热空气式加湿除湿海水淡化装置研究

基于喷淋水自循环与太阳能加热空气的方法,设计一种加湿除湿型海水淡化装置。首先对装置的结构及原理进行说明,然后对装置各部分的能量平衡进行分析,最后实验研究装置集热及产水性能。从实验结果可知,淡化装置所匹配的太阳能空气集热器效率在37%～50%之间,在循环风量为164.21 m~3/h、海水喷淋速率为971 kg/h以及淡水喷淋速率为896 kg/h的条件下,装置最大半小时产水量为2.2 kg。此外,研究结果显示,因喷淋水自循环,喷淋速率的变化对装置产水量的影响较小。     

一种振荡浮子式波浪能发电装置的实验研究

在已有的波浪能发电研究基础上,以一种振荡浮子和液压系统结合的波浪能发电装置为研究对象,在华北电力大学海洋能研究实验室进行模型试验,之后进一步在厦门海域进行工程样机实海况运行试验,重点研究该装置的波浪能量吸收率、运行稳定性等性能。试验表明:该波能转换装置运行平稳、能量转换效率较高,且结构简单、建造成本较低,具有实用价值及进一步研究的科研价值。     

基于液压传递的典型波浪能发电装置研究综述

采用液压机构转换能量的波浪能发电装置具有较好的稳定性、较高的发电效率和相对较低的成本等优点。以Wave Roller波浪发电装置、Pelamis波浪能发电装置、Oyster波能发电装置、"鹰式一号"波浪能发电装置、"海灵号"波浪能发电装置、"集大2号"发电装置等典型的波浪能发电装置为分析对象,结合波浪能发电装置液压传递机构应用的典型实例,介绍了各种波浪能发电装置液压转换原理及特点,并提出波浪能发电装置液压系统改进的建议。     

太阳能光伏电解水制氢的实验研究

基于光生伏打效应和电解水制氢原理,设计出太阳能光伏电解水制氢装置并进行了实验研究。实验系统由太阳能光伏板、蓄电池、电解槽、氢气测量与收集装置和控制器等组成。该系统白天由太阳能光伏供电,蓄电池将多余电量保存;晚上由市电和蓄电联合供电。实验结果表明,电解液KOH浓度为30%时最为理想,此时单晶硅太阳能板的光电转换效率为17.5%,电解水制氢装置的电流效率为99.18%。     

电注入退火对P型直拉PERC单晶硅太阳电池电性能和抗LID效应的影响

以p型直拉PERC单晶硅太阳电池为研究对象,研究了电注入退火在不同的电流、时间和温度条件下,电注入退火前、后太阳电池的各项电性能参数的变化,以及经过5 kWh光致衰减(LID)实验后电池电性能参数的变化,实验均采用Halm电学性能测试仪进行测试和分析。结果表明,在目前的电注入设备条件下,以6.0A的电流在180℃温度下处理35min,最有利于p型直拉PERC单晶硅太阳电池由衰减态向再生态转变;电注入退火后,电池转换效率提升了0.8%;在经过5 kWh LID后,电池的转换效率相对于初始值仅降低了0.71%,证明电注入退火可有效降低p型直拉PERC单晶硅太阳电池的LID效应。     

一种利用太阳能的激光供能方法

设计了一种太阳能光伏发电-激光供能系统,讨论了系统中能量转换效率和供能损耗问题。实验采用人工太阳模拟发射器,通过光伏发电给半导体激光器提供能量发射红外激光,采用透镜准直后照射到光电池上转换成电能。测量了各装置的输入输出功率,计算了能量转换装置的转换效率和传输过程中的能量损耗,提出了改进系统的有效途径。