浮子獲能評價指標研究與參數優化

王凱峰，張保成，苗 雨，鄧子偉

(中國海洋大學 工程學院 機電工程系，山東 青島 266100)

0 引 言

浮子是波浪能發電裝置的重要組成部分。為優化浮子的結構參數，需要建立以浮子獲能性能評價指標為基礎的目標函數。傳統上，一般以最大俘獲功率、共振頻率和俘獲帶寬作為評價指標。但是，這3個評價指標往往無法同時達到最優，需進一步確定最佳浮子參數組合。唐澤成[1]、SHAMI等[2]、SHADMAN等[3]在優化波浪能發電裝置時采用最大俘獲功率、共振頻率和俘獲帶寬等3個評價指標計算不同尺寸參數的浮子對其的響應，再通過優化響應器(如minitab、taguchi)確定最佳參數組合。為解決各評價指標難以權衡的問題，可采用單一評價指標。史宏達等[4]、程正順[5]、張亮等[6]、肖曉龍等[7]、RODRGUEZ等[8]用俘獲寬度比(波浪能發電裝置平均俘獲功率與裝置結構寬度范圍內波浪入射功率的比值)來衡量波浪能裝置俘獲波浪能能力的強弱。何光宇[9]用響應幅值算子(Response Amplitude Operator,RAO)作評價指標來衡量浮子對波浪能的采集能力。PISCOPO等[10]以年效率作為波浪能發電裝置獲能性能的評價指標。SJ?KVIST等[11]用垂直方向浮子與波浪速度比來衡量浮子的獲能性能。GOGGINS等[12]以有義速度為評價指標來優化浮子結構參數。SON等[13]使用浮子RAO與俘獲寬度比作為評價浮子性能的指標。

可見，前人大多采用多目標優化方法或尋求有效的單一評價指標來開展該問題研究。然而，采用多目標優化的方式難以使多個評價指標同時達到最優，且所使用的評價指標中不包含海況信息，無法反映不同海況浮子的適用性?！?br>