田会元,李向南,陈鹏飞,肖晶晶,姜娟,刘冰,韩蒙,曹飞飞.基于PTO载荷的风浪联合机组运动特性研究[J].海洋工程,2026,(2):130~139
基于PTO载荷的风浪联合机组运动特性研究
Study on motion characteristics of wind-wave hybrid systems based on PTO loads
投稿时间:2025-05-20  修订日期:2025-06-14
DOI:10.16483/j.issn.1005-9865.2026.02.009
中文关键词:  时域分析  动力响应  获能特性  PTO系统  风-浪联合机组
英文关键词:time-domain analysis  dynamic response  energy capture characteristics  PTO system  wind-wave hybrid system
基金项目:上海勘测设计研究院有限公司科研项目(2023CN(83)-003);国家自然科学基金项目(52271297);浮式风能-波浪能联合发电装置物理模型试验研究项目(20240064)
作者单位
田会元1,李向南2,3,陈鹏飞1,肖晶晶1,姜娟1,刘冰3,4,韩蒙3,曹飞飞3,5 1. 上海勘测设计研究院有限公司上海 2003352. 三峡新能源(烟台牟平区)有限公司山东 烟台 2641003. 中国海洋大学 工程学院山东 青岛 2661004. 山东省交通规划设计院集团有限公司山东 济南 2501015. 山东省海洋工程重点实验室山东 青岛 266100 
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中文摘要:
      针对未来深远海风能、波浪能资源的开发,以半潜式平台与垂荡式WEC结合成的联合机组为研究对象,基于考虑黏性修正方法的势流软件AQWA建立了阵列式多浮体耦合水动力模型,并通过Python编程进行PTO载荷加载及机械约束。研究针对线性PTO、库仑PTO及液压PTO三种动力输出系统对风浪联合机组运动特性的影响展开对比分析,揭示了不同PTO载荷的作用机制并提出相应阻尼优化方法。结果表明,库仑PTO系统对纵摇运动峰值的抑制效果最为明显,线性PTO系统在实海况下对联合机组的运动补偿及获能最为稳定,液压PTO对联合机组的运动影响效果与库仑PTO类似,蓄能器容积对平台运动影响较小。
英文摘要:
      This study investigates the development of future deep-sea wind and wave energy resources, focusing on an integrated system combining a semi-submersible platform with a heave-type WEC. A coupled hydrodynamic model for an array of multi-body structures was established using the potential flow software AQWA, incorporating viscous correction methods. PTO load implementation and mechanical constraints were realized via Python programming. The effects of linear PTO, Coulomb PTO, and hydraulic PTO systems on the motion characteristics of the wind-wave hybrid system were comparatively analyzed. The mechanisms of different PTO loads were identified, and corresponding damping optimization strategies were proposed. Results indicate that the Coulomb PTO system most effectively suppresses pitch motion peaks; the linear PTO system shows the most stable motion compensation and energy capture under realistic sea conditions; and the hydraulic PTO system exhibits motion regulation behavior similar to the Coulomb system, with accumulator volume showing limited influence on platform dynamics.
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