谭俊哲，闫家政，王树杰，陈 震，袁 鹏

(1. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100；2. 青岛市海洋可再生能源重点实验室，山东 青岛 266100)

电动变桨式潮流能水轮机获能分析与应用

谭俊哲1, 2，闫家政1，王树杰1, 2，陈 震1，袁 鹏1, 2

(1. 中国海洋大学 工程学院，山东 青岛 266100；2. 青岛市海洋可再生能源重点实验室，山东 青岛 266100)

我国具有丰富的潮流能资源，但是存在潮流流速偏低、难以高效利用等问题。潮流能水轮机变桨距技术的利用，可有效提高潮流能资源利用效率。以提高潮流能水轮机高效获能为目标，分析了水轮机叶片桨距角对潮流能水轮机获能的影响规律，研究了水轮机变桨距技术原理及控制策略。在20 kW潮流能水轮机中运用了电动变桨距技术，根据潮流流速的不同，使用最大功率点追踪控制算法控制桨距角，并对机组运行过程进行实时测试。机组运行数据表明，与非变桨水轮机相比，变桨式潮流能水轮机可有效提高其获能效率。

潮流能水轮机；变桨距；获能效率；最大功率点追踪算法；尖速比

Abstract: China is rich in tidal energy resources, but the problems of low speed and low efficiency of tidal current puzzle the researchers. The efficiency of tidal energy is effectively increased by applying variable-pitch technology to tidal turbine. In order to improve the energy capture efficiency, the relationship between pitch angle of blade and turbine capacity is analyzed, and the principle and control strategy of variable-pitch technology is studied. Variable-pitch technology is applied in 20 kW tidal turbine, pitch angle is adjusted by maximum power point tracking algorithm and the operating condition is tested in real time. Operation data show that the tidal turbine can increase the power capture efficiency by using variable-pitch control technology, compared with the fixed-pitch angle tidal turbine.

Keywords: tidal turbine; variable-pitch; power capture efficiency; maximum power point tracking algorithm; tip speed ratio

近年来，能源以及环境问题对人类社会的发展形成了隐形的威胁，常规化石燃料储存量的缩减及环境污染日益严重，迫使人类寻找清洁可再生能源作为替代能源[1]。潮流能作为一种清洁能源，具有蕴藏量大、无污染可再生等特点[2-4]，越来越多地受到新能源研究人员的青睐。我国的潮流能资源虽然丰富，但由于所处地理位置等原因，总体来说，我国潮流流速较小、水深较浅。针对这种资源状况，客观上需要开发一种符合我国潮流能资源的获能装备。……