CN112163970A - 一种波浪能发电装置的选址方法 - Google Patents

一种波浪能发电装置的选址方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种波浪能发电装置的选址方法，包括下列步骤：设置约束条件，基于约束条件，获取波浪能发电装置的可实施区域；采集可实施区域内的波浪数据以及岛屿环境数据，在所述可实施区域内选取若干波浪能发电装置的预设位置。基于所述波浪数据，分别获得多个预设位置的波浪能功率；采用层次分析法综合考虑环境特征要素以及波浪能功率要素，来对波浪能发电装置的多个预设位置进行排序；选取排序靠前的预设位置作为波浪能发电装置的最优位置。

Description

一种波浪能发电装置的选址方法
技术领域
本发明涉及波浪能选址技术领域，尤其涉及一种波浪能发电装置的选址方法。
背景技术
波浪能在缓解资源危机、保护海洋生态、克服边远海岛电力和淡水困境、为潜艇隐蔽充电、促进海岛旅游开发、提高海岛居民生活质量等诸多领域有着广阔的军事、经济前景。合理选址是波浪能开发的前提，也是一项世界性难题。
为了解决上述问题，中国专利号为CN109840647A的专利公开了一种波浪能宏观和微观选址方法，基于长时间序列的波浪能流密度、水深、海岸线、有效波高、波浪能流密度数据，计算/统计得到多年平均的波浪能流密度、资源可利用率、资源富集程度、水深、离岸距离、极值波高、变异系数、资源的月际差异，并评估各要素在波浪能开发中的权重，根据权重计算得到波浪能期望值，从而实现对波浪能的等级区划。但由于选取的数据类型较多、且数据选取情况较为主管，并需要长时间的数据采集后才能获得相应的波浪能等级结果，并且上述现有技术也未考虑政府决策因素对波浪能选址的影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波浪能发电装置的选址方法，综合考虑政府决策因素对波浪能选址的影响，并利用层次分析法对波浪能发电装置海上选址问题进行了判断，弥补了主观定性判断的不足。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种波浪能发电装置的选址方法，包括下列步骤：
设置约束条件，基于约束条件，获取波浪能发电装置的可投放海域；
采集可实施区域内的波浪数据以及岛屿环境数据，在所述可实施区域内选取若干波浪能发电装置的预设位置；
基于所述波浪数据，分别获得多个预设位置的波浪能功率；
采用层次分析法综合考虑环境特征要素以及波浪能功率要素，来对波浪能发电装置的多个预设位置进行排序；
选取排序靠前的预设位置作为波浪能发电装置的最优位置。
优选的，所述约束条件包括：地域政策和环境约束条件。
优选的，基于所述地域政策约束条件，划定岛屿周边海域可用于投放波浪能发电装置的可实施区域。
优选的，所述环境约束条件包括：离海岛的投放距离区间、海底地质情况、水下深度。
优选的，所述波浪数据包括：平均波高、波周期、水深、波向，所述岛屿环境数据包括：岛屿港口情况、航运情况、岛屿地形情况、岛屿陆路交通情况。岛屿周边生态情况。
优选的，基于所述岛屿环境数据，通过专家打分法在所述可实施区域内选取波浪能发电装置的第一预设位置群。
优选的，基于所述波浪数据，通过波浪能量计算公式计算第一预设位置群的波浪能功率，基于所述波浪能功率，获得多个第二预设位置。
优选的，采用层次分析法综合考虑环境特征要素以及波浪能功率要素，来对波浪能发电装置的多个第二预设位置进行排序，包括：
选取波浪能功率、海底地质情况、岛屿陆路交通情况、岛屿港口情况、航运情况、岛屿地形情况作为层次分析的评价指标；
建立判断矩阵，基于所述判断矩阵，分别计算多个预设位置的组合权重向量；
比较多个组合权重向量的大小，选取组合权重向量最大的预设位置作为波浪能发电装置的最优位置。
与现有技术相比，本发明达到的有益效果如下：
本发明提供的一种波浪能发电装置的选址方法，综合考虑政策环境因素对波浪能选址的影响，并利用层次分析法对波浪能发电装置海上选址问题进行了判断，弥补了主观定性判断的不足，克服了决策思维的片面性，为波浪能发电装置的选址，保证波浪能发电装置的安全稳定运行，实现发电效率最大化提供了科学合理的参考和依据。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种波浪能发电装置的选址方法的流程图。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1，一种波浪能发电装置的选址方法，包括下列步骤：
设置约束条件，基于约束条件，获取波浪能发电装置的可实施区域；
在本步骤中，其约束条件包括地域政策约束条件以及环境约束条件，其地域政策约束条件的生成方式包括：通过访问政府网站收集与波浪能发电装置选址相关的政策信息、人工输入与波浪能发电装置选址相关的政府指导性意见、与相关管理部门沟通商议后获得中的一种或多种，并且应满足海洋环境保护要求以及海洋保护区海域使用管理要求，以某南海岛屿为例，其地域政策约束条件包括；可实施区域与岛屿上的变电站等相关电力设备距离较近；不影响岛屿海域的相关民间活动或军事活动；可实施区域周围水域无相关自然资源或特殊生态，相关工程或建设不会造成海域生态破坏或自然资源占用；可实施区域周围水域周围5km范围内，没有航线经过，也未当地居民传统捕捞区，此外，海底没有特殊或大规模常规矿产资源、鱼类资源和其他自然资源。
而其所述环境约束条件根据包括：离海岛的投放距离区间、海底地质情况、水下深度，以某南海岛屿为例，波浪能发电装置适用水深为20-200m，海底地质应为平坦且不具备珊瑚礁，并且离海岛的投放距离区间应在2000米至3000米之间。
采集可实施区域内的波浪数据以及岛屿环境数据，在所述可实施区域内选取若干波浪能发电装置的预设位置。
在本步骤中，所述波浪数据包括：平均波高、波周期、水深、波向，所述岛屿环境数据包括：岛屿港口情况、航运情况、岛屿地形情况、岛屿陆路交通情况。岛屿周边生态情况；
基于所述岛屿环境数据，通过专家打分法在所述可实施区域内选取波浪能发电装置的第一预设位置群，其具体的选择要求为：(1)波浪能发电装置离岛屿上的电站设备最近；(2)波浪能发电装置到电站连线两侧向外延伸500m范围内为原岛自然环境，无任何民用、军用建筑或设备，不产生建设冲突；(3)波浪能发电装置周围水域无相关自然资源或特殊生态，并且相关工程或建设不会造成海岛生态破坏或自然资源占用；(4)波浪能发电装置周围5km范围内，没有航线经过，也未当地居民传统捕捞区；(5)海底没有特殊或大规模常规矿产资源、鱼类资源和其他自然资源。
基于所述波浪数据，通过波浪能量计算公式计算第一预设位置群的波浪能功率，基于所述波浪能功率，获得多个第二预设位置。
其中波浪能量计算公司为本领域的通用公式，其波浪的能量与波高的平方、波浪的运动周期以及迎波面的宽度成正比。
采用层次分析法综合考虑环境特征要素以及波浪能功率要素，来对波浪能发电装置的多个预设位置进行排序。
在本步骤中，选取波浪能功率C1、岛屿陆路交通情况C2、岛屿港口情况C3、航运情况C4、岛屿地形情况C5、海底地质情况C6作为层次分析的评价指标，并且预设位置P1、P2、P3、P4；
基于上述评价指标建立如下判断矩阵：
C1～P：
波浪能功率C1 P1 P2 P3 P4
P1 a<sub>11</sub> a<sub>12</sub> a<sub>13</sub> a<sub>14</sub>
P2 a<sub>21</sub> a<sub>22</sub> a<sub>23</sub> a<sub>24</sub>
P3 a<sub>31</sub> a<sub>32</sub> a<sub>33</sub> a<sub>34</sub>
P4 a<sub>41</sub> a<sub>42</sub> a<sub>43</sub> a<sub>44</sub>
C2～P：
Figure BDA0002712129680000051
Figure BDA0002712129680000061
C3～P：
岛屿港口情况C3 P1 P2 P3 P4
P1 a<sub>11</sub> a<sub>12</sub> a<sub>13</sub> a<sub>14</sub>
P2 a<sub>21</sub> a<sub>22</sub> a<sub>23</sub> a<sub>24</sub>
P3 a<sub>31</sub> a<sub>32</sub> a<sub>33</sub> a<sub>34</sub>
P4 a<sub>41</sub> a<sub>42</sub> a<sub>43</sub> a<sub>44</sub>
C4～P：
航运情况C4 P1 P2 P3 P4
P1 a<sub>11</sub> a<sub>12</sub> a<sub>13</sub> a<sub>14</sub>
P2 a<sub>21</sub> a<sub>22</sub> a<sub>23</sub> a<sub>24</sub>
P3 a<sub>31</sub> a<sub>32</sub> a<sub>33</sub> a<sub>34</sub>
P4 a<sub>41</sub> a<sub>42</sub> a<sub>43</sub> a<sub>44</sub>
C5～P：
岛屿地形情况C5 P1 P2 P3 P4
P1 a<sub>11</sub> a<sub>12</sub> a<sub>13</sub> a<sub>14</sub>
P2 a<sub>21</sub> a<sub>22</sub> a<sub>23</sub> a<sub>24</sub>
P3 a<sub>31</sub> a<sub>32</sub> a<sub>33</sub> a<sub>34</sub>
P4 a<sub>41</sub> a<sub>42</sub> a<sub>43</sub> a<sub>44</sub>
C5～P：
海底地质情况C6 P1 P2 P3 P4
P1 a<sub>11</sub> a<sub>12</sub> a<sub>13</sub> a<sub>14</sub>
P2 a<sub>21</sub> a<sub>22</sub> a<sub>23</sub> a<sub>24</sub>
P3 a<sub>31</sub> a<sub>32</sub> a<sub>33</sub> a<sub>34</sub>
P4 a<sub>41</sub> a<sub>42</sub> a<sub>43</sub> a<sub>44</sub>
基于上述判断矩阵分别计算预设位置P1、P2、P3、P4的组合权重向量，并对P1、P2、P3、P4的组合权重向量的大小进行比较，选取组合权重向量最大的预设位置作为波浪能发电装置的最优位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，包括下列步骤：
设置约束条件，基于约束条件，获取波浪能发电装置的可实施区域；
采集可实施区域内的波浪数据以及岛屿环境数据，在所述可实施区域内选取若干波浪能发电装置的预设位置。
基于所述波浪数据，分别获得多个预设位置的波浪能功率；
采用层次分析法综合考虑环境特征要素以及波浪能功率要素，来对波浪能发电装置的多个预设位置进行排序；
选取排序靠前的预设位置作为波浪能发电装置的最优位置。
2.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，所述约束条件包括：地域政策约束条件和环境约束条件。
3.根据权利要求2所述的一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，基于所述地域政策约束条件，划定岛屿周边海域可用于投放波浪能发电装置的可实施区域。
4.根据权利要求2所述的一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，所述环境约束条件包括：离海岛的投放距离区间、海底地质情况、水下深度。
5.根据权利要求1所述的一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，所述波浪数据包括：平均波高、波周期、水深、波向，所述岛屿环境数据包括：岛屿港口情况、航运情况、岛屿地形情况、岛屿陆路交通情况、岛屿周边生态情况。
6.根据权利要求5所述的一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，基于所述岛屿环境数据，通过专家打分法在所述可实施区域内选取波浪能发电装置的第一预设位置群。
7.根据权利要求6所述的一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，基于所述波浪数据，通过波浪能量计算公式计算第一预设位置群的波浪能功率，基于所述波浪能功率，获得多个第二预设位置。
8.根据权利要求7所述的一种波浪能发电装置的选址方法，其特征在于，采用层次分析法综合考虑环境特征要素以及波浪能功率要素，来对波浪能发电装置的多个第二预设位置进行排序，包括：
选取波浪能功率、海底地质情况、岛屿陆路交通情况、岛屿港口情况、航运情况、岛屿地形情况作为层次分析的评价指标；
建立判断矩阵，基于所述判断矩阵，分别计算多个预设位置的组合权重向量；
比较多个组合权重向量的大小，选取组合权重向量最大的预设位置作为波浪能发电装置的最优位置。
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