来源:Energies 发布时间:2022/2/23 18:26:59
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Energies:风能、波浪能和潮汐能专题高引文章精选 | MDPI 编辑荐读

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Energies “Wind, Wave and Tidal Energy Section (风能、波浪能和潮汐能)”专题涵盖风能、波浪能、潮汐能可再生能源技术和发电设备设计优化等多个方向。本期精选了5篇该专题下的高引文章,涉及风力机表面损伤检测、波浪能变换器的功率、海波能转换器整合、起重机叶片起吊作业以及垂直轴风力机,欢迎大家阅读分享。

文章推荐

1. Wind Turbine Surface Damage Detection by Deep Learning Aided Drone Inspection Analysis

基于深度学习辅助无人机检测分析的风力机表面损伤检测

ASM Shihavuddin et al.

DOI:10.3390/en12040676

图为手动标注的风力涡轮机叶片损坏。

风力涡轮机叶片表面损伤的及时检测对于减少停机时间和避免可能的灾难性结构故障至关重要。近年来,随着无人机技术的进步,学者们能够轻松获取大量高分辨率的风力涡轮机图像,这些图像经过专家分析后可以确定叶片损伤程度。通过机器学习算法对这些检测图像进行自动分析,可以降低检测成本。本研究中,作者开发了一个基于深度学习的自动损伤检测系统,用于对无人机检测图像的后续分析。研究结果表明,该系统对风力机叶片损伤位置和损伤类型的预测精度接近人工分析水平。

2. Review on Power Performance and Efficiency of Wave Energy Converters

关于波浪能转换器的功率性能和效率研究进展的综述

Tunde Aderinto and Hua Li

DOI:10.3390/en12224329

图为波能转换器 (WEC) 提取技术分类:(a) 振荡水柱、(b) 浮顶装置、(c) 振荡体。

近年来,人们对波浪能作为一种有价值的可再生能源的认知不断提高。许多研究者提出了不同的概念和方法来获取波浪能量。本文回顾并比较了不同波浪能转换器的效率和功率性能。整理分析了用于推导波浪能转换器能效的方法和模型,同时也分析了确定这个能效数据的时候所处的能量转换的阶段。为了找到一种通用的,可比较不同技术的效率的方法,本文选取了水动力能效 (与波浪能转换器特征宽度相关) 和波浪能势两个分析切入点。研究结果表明,就单位特征宽度的效率比而言,振荡体系统效率比最高,而超顶装置效率比最低。此外,随着对设备动力学理解的不断深入,新一代振荡水柱式系统的效率将随着波能水平的增加而增加,可用于更多波能势变化较大的地点。

3. Integration of Marine Wave Energy Converters into Seaports: A Case Study in the Port of Valencia

海波能转换器与海港的集成:以巴伦西亚港为例

Raúl Cascajo et al.

DOI:10.3390/en12050787

图为跨越防波堤的波浪能量转换的工作原理。

本文对西班牙地中海港口安装波浪能转换器的可行性进行了评估,目的是分析新基础设施建立的可能性。该基础设施整合防波堤和波浪能转换器,能够为巴伦西亚商业港口提供能量。本文根据不同数据库信息,对波浪能势进行了估算,对现有的波浪能转换器类型进行了比较分析,以选择最适合在港口环境中使用的技术。文章同时论述了港口防波堤采用波浪能转换器一体化的主要优势和应注意的问题。本文以巴伦西亚港为例进行了一项前瞻性研究,综合考虑了港口能源需求的演变、波浪能潜力的历史数据和港口扩建计划。该研究的结论是,对于巴伦西亚港扩建所需的新防波堤而言,越顶式波能转换器是最适合与其进行良好集成的设备。

4. A Crane Overload Protection Controller for Blade Lifting Operation Based on Model Predictive Control

基于模型预测控制的起重机叶片起吊作业过载保护控制器

Zhengru Ren et al.

DOI:10.3390/en12010050

图为叶片升降操作的自由体图。

起吊是海上作业中常用的操作。本文提出了一种非线性模型预测控制方案,以克服风力机叶片起吊过程中由于提升速度变化而引起的预测模型的目标。目标是提高起吊作业效率并确保操作安全。这种方案主要分三个部分:(1) 采用简化的三维起重机-钢丝绳-叶片模型设计最优控制算法;(2) 利用非线性模型预测控制方案控制器,对起重机绞车伺服电机进行控制;(3) 应用多重打靶算法求解非线性规划问题。利用MATLAB中的MarIn和CaSADi工具包,基于湍流风场实现了高保真的提升操作仿真。本文通过调整权重矩阵,NMPC控制器能够防止过载和轴向峰值张力,同时确保起吊作业的高效性。本文还研究了控制器的灵敏度,并与典型PD控制器进行了比较,验证了该控制器的良好性能。

5. Aerodynamically Interacting Vertical-Axis Wind Turbines: Performance Enhancement and Three-Dimensional Flow

空气动力相互作用垂直轴风力涡轮机:能效提升和三维流动

Ian D. Brownstein et al.

DOI:10.3390/en12142724

图为垂直轴风力机相关性能图。

本文研究了单体垂直轴风力机 (VAWT) 的三维、体积平均速度场及相应的性能测量,以及不同入射风向和涡轮间距垂直轴风力机的同向和反向旋转对。研究目的是提高风力发电场VAWT阵列功率密度的涡轮机配置和流动机制。所有实验都是在雷诺数ReD=7.3×104下进行的。在成对阵列中,上游和下游涡轮的性能都得到了提高。下游涡轮性能的提高与上游涡轮周围的钝体加速度有关,钝体加速度增加了下游涡轮在某些位置上的入射流速度。下游涡轮性能的下降是由其在上游涡轮尾迹中的位置决定的。上游涡轮性能的变化与下游转子的存在导致的周围流场的变化有关。对于所研究的最稳健的阵列配置,在大约50°风向范围内观察到阵列性能平均提高14%。此外,作者观察到对涡激涡旋后的三维涡旋相互作用可以通过平流而不是湍流扩散来补充尾迹中的动量。本文讨论了这些影响及其对风电场设计的启示。

Energies 期刊介绍

主编:Enrico Sciubba, University of Roma Sapienza, Italy

主要关注能源动力工程研究相关各个领域的最新研究成果、工程技术开发以及能源政策经济管理。

2020 Impact Factor: 3.004

2020 CiteScore: 4.7

Time to First Decision: 16 Days

Time to Publication: 39 Days

 
 
 
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