程文鑫,温志文,杨智栋,蔡卫军

一种基于系绳水下风筝系统的发电方法

程文鑫1,温志文2,杨智栋2,蔡卫军2

(1.海装装备项目管理中心,北京,100071; 2.中国船舶集团有限公司 第705研究所,陕西 西安,710077)

随着海洋技术的不断发展,针对水下尤其是深海海域中的能源需求越来越突出,而已有的水下发电方法存在输出功率不高,发电效率低等不足。针对此问题,文中提出了一种适用于低速流海域的基于系绳水下风筝系统的发电方法,该方法通过提升系绳水下风筝与水流的相对运动速度,可显著增加发电输出功率。采用欧拉-拉格朗日方法对其进行数学建模仿真,仿真结果表明,该方法可有效解决传统固定式水轮机发电方法在深海海域发电输出功率低的难题。

系绳水下风筝系统; 水下发电; 深海海域

0 引言

随着海洋技术的不断发展,针对水下尤其是深海海域的能源开发也不断深入。海洋占据了人类生存空间的70%,海洋资源不仅清洁、可再生,同时蕴藏了巨大的能源[1-3]。海流能是海底水道和海峡中较为稳定的海水流动以及潮汐导致的有规律的海水流动时产生的能量,是目前发展速度最快的可再生能源。

国内外针对海流能发电技术的研究已有20多年,并已具备一定的理论和应用基础。田文龙等[1,4]采用数值仿真与理论计算相结合的方法对基于水下系留平台的海流能发电装置进行了研究; 林勇刚等[5]利用计算流体力学方法设计了水下风车发电机组的桨叶; 张宗涛[6]提出了一种潮汐能发电方法。……