多模式波浪能转换器的设计优化
神经与进化计算
2020-01-27 v1
摘要
本文考虑对一种类似于Carnegie Clean Energy所开发CETO系统的波浪能转换器(WEC)进行设计优化。该WEC能够从垂荡、纵荡和纵摇运动模式吸收功率,使得优化问题非平凡。采用谱域模型模拟WEC动力学,其中考虑了水动力、黏性阻力和动力输出力。优化设计参数包括浮标半径、浮标高度、系绳倾角以及控制变量(阻尼与刚度)。针对西澳大利亚Albany试验场处的波浪气候,在单向不规则波条件下对WEC设计进行优化。考虑了两个目标函数:(i)年平功率输出最大化,以及(ii)给定海域的平准化能源成本(LCoE)最小化。LCoE计算近似为所产能量与系统显著质量(含浮标与锚泊系统质量)之比。应用了六种不同启发式优化方法,以评估和比较最知名进化算法、一种群体智能技术与一种数值优化方法的性能。结果表明:若仅关注最大化能量产出而不考虑制造成本,浮标应尽可能大(半径20 m、高度30 m);若追求廉价能源产出,则浮标半径约11–14 m、高度尽可能低。这些结果与Carnegie Clean Energy为其CETO 6多锚泊单元所选总体设计一致;但需注意本研究并未受其信息影响,故可视为对设计选择的独立验证。
引用
@article{arxiv.2001.08966,
title = {Design optimisation of a multi-mode wave energy converter},
author = {Nataliia Y. Sergiienko and Mehdi Neshat and Leandro S. P. da Silva and Bradley Alexander and Markus Wagner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.08966},
year = {2020}
}