CN117195552A - 一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供了一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备，其中，该方法包括：计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高‑周期的数据分布；根据波浪力时域信号半波的波高‑周期的数据分布，计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量；根据波浪力时域信号半波的波高‑周期的数据分布以及计算得到的波浪力时域信号的半波能量，计算得到的波浪力时域信号的平均功率。通过本申请实施例提供的估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备，整个计算过程无需求解波浪力时域信号的大量或大型优化问题，不需要对系统运行全过程进行计算，大大减小了计算时间。
Description
技术领域
本申请涉及波浪发电技术领域，具体而言，涉及一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备。
背景技术
目前，在设计波浪发电装置时，需要针对指定海域的波浪条件来确定波浪发电装置的核心参数(如：浮体形状、尺寸大小、浮体最大行程、电机及变换器容量等)，使得波浪发电装置成本尽可能低的同时对波浪能的捕获效率尽可能高。这里的核心问题就是如何估计给定参数的波浪发电装置的波浪能捕获效率。
相关技术中，估计给定参数的波浪发电装置的平均功率的方法分为两种，一种是时域的基于模型预测控制的仿真，另一种是频域的基于伪谱方法的优化。但这两种方法都需要求解大量或大型优化问题，计算速度较慢，导致估计给定参数的波浪发电装置的波浪能捕获效率的处理效率低下。
发明内容
为解决上述问题，本申请实施例的目的在于提供一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备。
第一方面，本申请实施例提供了一种估计波浪发电装置发电功率的方法，包括：
计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；其中，所述波浪力时域信号为类正弦波时间信号；
根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量；
根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率。
第二方面，本申请实施例还提供了一种估计波浪发电装置发电功率的装置，包括：
第一计算模块，用于计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；其中，所述波浪力时域信号为类正弦波时间信号；
第二计算模块，用于根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量；
第三计算模块，用于根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率。
第三方面，本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述第一方面所述的方法的步骤。
第四方面，本申请实施例还提供了一种电子设备，所述电子设备包括有存储器，处理器以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理器执行上述第一方面所述的方法的步骤。
本申请实施例上述第一方面至第四方面提供的方案中，通过计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的波浪力时域信号的半波能量，计算得到的波浪力时域信号的平均功率，与相关技术中需要求解大量或大型优化问题的方式相比，将波浪发电装置的波浪力时域信号划分为多个半波，利用单独计算每个波浪力时域信号半波对应的半波能量的方式计算得到波浪力时域信号的平均功率，整个计算过程无需求解波浪力时域信号的大量或大型优化问题，不需要对系统运行全过程进行计算，大大减小了计算时间；与此同时，所提出的解析计算方法相比于数值方法也更快，进一步加速了平均功率的计算效率。
为使本申请的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本申请实施例1所提供的一种估计波浪发电装置发电功率的方法的流程图；
图2示出了本申请实施例2所提供的一种估计波浪发电装置发电功率的装置的结构示意图；
图3示出了本申请实施例3所提供的一种电子设备的结构示意图。
具体实施方式
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
目前，在设计波浪发电装置时，需要针对指定海域的波浪条件来确定波浪发电装置的核心参数(如：浮体形状、尺寸大小、浮体最大行程、电机及变换器容量等)，使得波浪发电装置成本尽可能低的同时对波浪能的捕获效率尽可能高。这里的核心问题就是如何估计给定参数的波浪发电装置的波浪能捕获效率。
相关技术中，估计给定参数的波浪发电装置的平均功率的方法分为两种，一种是时域的基于模型预测控制的仿真，另一种是频域的基于伪谱方法的优化。但这两种方法都需要求解大量或大型优化问题，计算速度较慢，导致估计给定参数的波浪发电装置的波浪能捕获效率的处理效率低下。
基于此，本实施例提出一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备，通过计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的波浪力时域信号的半波能量，计算得到的波浪力时域信号的平均功率，将波浪发电装置的波浪力时域信号划分为多个半波，利用单独计算每个波浪力时域信号半波对应的半波能量的方式计算得到波浪力时域信号的平均功率，整个计算过程无需求解波浪力时域信号的大量或大型优化问题，不需要对系统运行全过程进行计算，大大减小了计算时间；与此同时，所提出的解析计算方法相比于数值方法也更快，进一步加速了平均功率的计算效率。
在以下各实施例中，术语“与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量”与术语“波浪力时域信号的半波能量”的含义是相同。
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本申请做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例提出的一种估计波浪发电装置发电功率的方法，执行主体是服务器。
参见图1所示的一种估计波浪发电装置发电功率的方法的流程图，本实施例提出一种估计波浪发电装置发电功率的方法，包括以下具体步骤：
步骤100、计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；其中，所述波浪力时域信号为类正弦波时间信号。
在上述步骤100中，波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系、以及波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布。
在波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布为波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系的情况下，为了计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，可以执行以下步骤(1)至步骤(7)：
(1)获取浮子的波浪激励系数、波浪的能量谱以及预先设定的波浪的基波频率；
(2)根据所述基波频率，得到i倍数基波频率的频率点，利用所述i倍数基波频率的频率点对所述能量谱进行采样，得到所述能量谱在i倍数基波频率的数值；其中，i∈[0，1，2…n]；
(3)利用所述i倍数基波频率的频率点对所述浮子的波浪激励系数进行采样，得到浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数；其中，所述浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数，包括：i倍数基波频率的频率点的幅值和第一相位；
(4)在0到2π之间，向i倍数基波频率的频率点随机分配第二相位；
(5)通过以下公式计算波浪力时域信号w(t)：
其中，n表示i倍数基波频率的频率点的数量；|Fe(jiω0)|表示第一相位；S(iω0)表示能量谱在i倍数基波频率的频率点的数值；ω0表示基波频率；φi表示第二相位；t表示波浪力时域信号的时间；∠Fe(jiω0)表示i倍数基波频率的频率点的幅值；
(6)检测所述波浪力时域信号的过零点，得到所述波浪力时域信号中各波浪力时域信号半波；
(7)分别提取各波浪力时域信号半波的波高和周期，得到各波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系。
在上述步骤(1)中，浮子的波浪激励系数、波浪的能量谱以及预先设定的波浪的基波频率预先缓存在服务器中。
在上述步骤(3)中，浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数为复数。所以，浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数，包括：i倍数基波频率的频率点的幅值和第一相位分别为复数的实部和虚部。
在上述步骤(5)中，参见图2所示的波浪力时域信号w(t)的示意图，w(t)为类正弦波时间信号。
在上述步骤(6)中，检测所述波浪力时域信号的过零点，将检测得到的相邻过零点之间的半波信号，确定为是一个波浪力时域信号中的波浪力时域信号半波。
在上述步骤(7)中，参见图3所示的N组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系的示意图，设定所述波浪力时域信号半波的波高-周期数据分布包括：N组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系，N组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系中的每组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系表示为(Wr，Dr)，r∈1,…,N。
当然，除了上述步骤(1)至步骤(7)之外的计算波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系的过程外，本实施例还可以使用现有技术中任何计算得到波浪力时域信号半波的波高-周期的方案得到波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系，这里不再赘述。
在波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布为波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布的情况下，为了计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，可以执行以下步骤(11)至步骤(12)：
(11)获取波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数；
(12)利用海洋波浪数据分析软件(WAFO)软件对波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数进行处理，得到所述波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布；
或者，在波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布为波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布的情况下，所述计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括以下步骤(21)至步骤(23)：
(21)获取波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数；
(22)根据波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数，计算能量谱特征参数；
(23)基于能量谱特征参数，得到LH概率分布模型，并根据所述LH概率分布模型计算得到所述波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布。
在上述步骤(12)中，利用WAFO软件对波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数进行处理，得到波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布的具体过程是现有技术，这里不再赘述。
在上述步骤(22)至步骤(23)中，计算能量谱特征参数m0，m1，m2如下：
然后计算参数v和系数cLH如下：
于是LH概率分布模型如以下公式所示：
其中，ω表示角频率；S(ω)表示能量谱；Fe(jω)表示浮体激励力系数；p(W，D)表示波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布；W表示波高；D表示周期。
上述计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布的三种情况，都是在能够获取到精确的波浪能量谱的时候，而在只能获取到波浪的有效波高Hs和峰值周期Tp情况下，需要借用一个波浪谱模型，来得到波浪的能量谱。
具体地，为了在只能获取到波浪的有效波高Hs和峰值周期Tp情况下，得到波浪的能量谱，可以执行以下步骤(1)至步骤(2)：
(1)获取波浪的有效波高和峰值周期；
(2)将所述波浪的有效波高和峰值周期输入到频谱模型中进行建模，得到所述波浪的能量谱。
在上述步骤(1)中，波浪的有效波高和峰值周期，均预先存储在服务器中。
在上述步骤(2)中，频谱模型包括但不限于：JONSWAP模型和Bretschneider模型。
示例地，将所述波浪的有效波高和峰值周期输入到Bretschneider模型中进行建模，得到所述波浪的能量谱的公式如下：
其中，ωp为峰值频率，ωp＝2π/Tp。
将所述波浪的有效波高和峰值周期输入到频谱模型中进行建模，得到所述波浪的能量谱的具体过程是现有技术，这里不再赘述。
在利用以上步骤(1)至(2)的内容，只能获取到波浪的有效波高Hs和峰值周期Tp情况下，得到波浪的能量谱后，可以返回上述计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布的三种情况，对波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布进行计算。
在通过上述步骤100计算得到波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布后，继续通过以下步骤102计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量。
步骤102、根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量。
在上述步骤102中，可以采用以下两种方式计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量。
在第一种情况下，为了计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量，可以执行以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)获取所述波浪发电装置的最大位移；
(2)对于任意波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，通过以下公式对约束系数α进行计算：
其中，Req表示与当前计算半波能量的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布中记载的周期匹配的阻尼系数；Zm表示波浪发电装置的最大位移；W表示波高；D表示周期；
(3)通过以下公式对波浪力时域信号的半波能量进行计算：
其中，E(W，D)表示波浪力时域信号的半波能量。
在上述步骤(1)中，波浪发电装置的最大位移，预先缓存在服务器中。
在上述步骤(2)中，服务器中预先存储有周期和阻尼系数的对应关系；那么，为了得到阻尼系数，服务器从周期和阻尼系数的对应关系中，查询出与当前计算半波能量的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布中记载的周期匹配的阻尼系数。
这里，在波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布是N组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系的情况下，每组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系(Wr，Dr)计算得到的波浪力时域信号的半波能量，表示为E(Wr，Dr)，r∈1，...，N。
在波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布是p(W，D)的情况下，p(W，D)本质上是一个二元函数，它在服务器里表示为一个二维数组(表格)。p(W，D)这个函数的意义是任取一个半波，它的波高是W同时周期是D的概率(密度)大小。那么在得到p(W，D)的情况下，服务器可以按照p(W，D)中选定概率范围内的W和D带入到上述对约束系数α进行计算的公式中，对约束系数α进行计算。
第二种情况，所述利用所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到所述波浪力时域信号的半波能量，还包括以下步骤(1)至步骤(2)：
(1)根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布中记载的波高和周期，得到波高是波浪力时域信号半波的所述波高的预设数量倍数且周期是波浪力时域信号半波的周期预设数量倍数的规则波；
(2)将得到的所述规则波输入到WecOptTool中，计算得到所述波浪力时域信号的半波能量。
在上述步骤(1)中，预设数量倍数是2。
根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布中记载的波高和周期，得到波高是波浪力时域信号半波的所述波高的预设数量倍数且周期是波浪力时域信号半波的周期预设数量倍数的规则波的具体过程是现有技术，这里不再赘述。
在得到p(W,D)的情况下，可以按照p(W,D)中选定概率范围内的W和D得到波高是波浪力时域信号半波的所述波高的预设数量倍数且周期是波浪力时域信号半波的周期预设数量倍数的规则波。
在上述步骤(2)中，将得到的规则波输入到WecOptTool中，计算得到波浪力时域信号的半波能量。
步骤104、根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率。
具体地，为了计算得到所述波浪力时域信号的平均功率，上述步骤104，可以执行以下步骤(1)至步骤(2)：
(1)当所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，采用波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系时，通过以下公式计算得到的所述波浪力时域信号的平均功率P：
其中，N表示波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系的数量；E(Wr,Dr)表示第r组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系计算得到的波浪力时域信号的半波能量；Dr表示第r组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系中的周期。
(2)当所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，采用波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布时，通过以下公式计算得到的所述波浪力时域信号的平均功率P：
其中，p(W，D)表示波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布；E(W，D)表示波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布时计算得到的波浪力时域信号的半波能量。
在上述步骤(1)中，表示波浪力时域信号中N个半波的总能量，表示波浪力时域信号中N个半波的总时间，二者相除就是平均功率P。
在上述步骤(2)中，∫∫p(W，D)E(W，D)dWdD积分的结果表示波浪力时域信号中N个半波的总能量，∫∫p(W，D)DdWdD积分的结果表示波浪力时域信号中N个半波的总时间，二者相除就是平均功率P。
综上所述，本实施例提出一种估计波浪发电装置发电功率的方法，通过计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的波浪力时域信号的半波能量，计算得到的波浪力时域信号的平均功率，与相关技术中需要求解大量或大型优化问题的方式相比，将波浪发电装置的波浪力时域信号划分为多个半波，利用单独计算每个波浪力时域信号半波对应的半波能量的方式计算得到波浪力时域信号的平均功率，整个计算过程无需求解波浪力时域信号的大量或大型优化问题，不需要对系统运行全过程进行计算，大大减小了计算时间；与此同时，所提出的解析计算方法相比于数值方法也更快，进一步加速了平均功率的计算效率。
实施例2
本实施例提出一种估计波浪发电装置发电功率的装置，用于执行上述实施例1提出的估计波浪发电装置发电功率的方法。
参见图2所示的一种估计波浪发电装置发电功率的装置的结构示意图，本实施例提出一种估计波浪发电装置发电功率的装置，包括：
第一计算模块200，用于计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；其中，所述波浪力时域信号为类正弦波时间信号；
第二计算模块202，用于根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量；
第三计算模块204，用于根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率。
在一个实施方式中，所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系。
具体地，所述第一计算模块，具体用于：
获取浮子的波浪激励系数、波浪的能量谱以及预先设定的波浪的基波频率；
根据所述基波频率，得到i倍数基波频率的频率点，利用所述i倍数基波频率的频率点对所述能量谱进行采样，得到所述能量谱在i倍数基波频率的数值；其中，i∈[0，1，2…n]；
利用所述i倍数基波频率的频率点对所述浮子的波浪激励系数进行采样，得到浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数；其中，所述浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数，包括：i倍数基波频率的频率点的幅值和第一相位；
在0到2π之间，向i倍数基波频率的频率点随机分配第二相位；
通过以下公式计算波浪力时域信号w(t)：
其中，n表示i倍数基波频率的频率点的数量；|Fe(jiω0)|表示第一相位；S(iω0)表示能量谱在i倍数基波频率的频率点的数值；ω0表示基波频率；φi表示第二相位；t表示波浪力时域信号的时间；∠Fe(jiω0)表示i倍数基波频率的频率点的幅值；
检测所述波浪力时域信号的过零点，得到所述波浪力时域信号中各波浪力时域信号半波；
分别提取各波浪力时域信号半波的波高和周期，得到各波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系。
综上所述，本实施例提出一种估计波浪发电装置发电功率的装置，通过计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的波浪力时域信号的半波能量，计算得到的波浪力时域信号的平均功率，与相关技术中需要求解大量或大型优化问题的方式相比，将波浪发电装置的波浪力时域信号划分为多个半波，利用单独计算每个波浪力时域信号半波对应的半波能量的方式计算得到波浪力时域信号的平均功率，整个计算过程无需求解波浪力时域信号的大量或大型优化问题，不需要对系统运行全过程进行计算，大大减小了计算时间；与此同时，所提出的解析计算方法相比于数值方法也更快，进一步加速了平均功率的计算效率。
实施例3
本实施例提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行上述实施例1描述的估计波浪发电装置发电功率的方法的步骤。具体实现可参见方法实施例1，在此不再赘述。
此外，参见图3所示的一种电子设备的结构示意图，本实施例还提出一种电子设备，上述电子设备包括总线51、处理器52、收发机53、总线接口54、存储器55和用户接口56。上述电子设备包括有存储器55。
本实施例中，上述电子设备还包括：存储在存储器55上并可在处理器52上运行的一个或者一个以上的程序，经配置以由上述处理器执行上述一个或者一个以上程序用于进行以下步骤(1)至步骤(3)：
(1)计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；其中，所述波浪力时域信号为类正弦波时间信号；
(2)据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量；
(3)述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率。
收发机53，用于在处理器52的控制下接收和发送数据。
其中，总线架构(用总线51来代表)，总线51可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线51将包括由处理器52代表的一个或多个处理器和存储器55代表的存储器的各种电路链接在一起。总线51还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路链接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本实施例不再对其进行进一步描述。总线接口54在总线51和收发机53之间提供接口。收发机53可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。例如：收发机53从其他设备接收外部数据。收发机53用于将处理器52处理后的数据发送给其他设备。取决于计算系统的性质，还可以提供用户接口56，例如小键盘、显示器、扬声器、麦克风、操纵杆。
处理器52负责管理总线51和通常的处理，如前述上述运行通用操作系统551。而存储器55可以被用于存储处理器52在执行操作时所使用的数据。
可选的，处理器52可以是但不限于：中央处理器、单片机、微处理器或者可编程逻辑器件。
可以理解，本申请实施例中的存储器55可以是易失性存储器或非易失性存储器，或可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、可编程只读存储器(Programmable ROM，PROM)、可擦除可编程只读存储器(Erasable PROM，EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(ElectricallyEPROM，EEPROM)或闪存。易失性存储器可以是随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的RAM可用，例如静态随机存取存储器(Static RAM，SRAM)、动态随机存取存储器(Dynamic RAM，DRAM)、同步动态随机存取存储器(Synchronous DRAM，SDRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(Double Data RateSDRAM，DDRSDRAM)、增强型同步动态随机存取存储器(Enhanced SDRAM，ESDRAM)、同步连接动态随机存取存储器(Synchlink DRAM，SLDRAM)和直接内存总线随机存取存储器(DirectRambus RAM，DRRAM)。本实施例描述的系统和方法的存储器55旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。
在一些实施方式中，存储器55存储了如下的元素，可执行模块或者数据结构，或者它们的子集，或者它们的扩展集：操作系统551和应用程序552。
其中，操作系统551，包含各种系统程序，例如框架层、核心库层、驱动层等，用于实现各种基础业务以及处理基于硬件的任务。应用程序552，包含各种应用程序，例如媒体播放器(Media Player)、浏览器(Browser)等，用于实现各种应用业务。实现本申请实施例方法的程序可以包含在应用程序552中。
综上所述，本实施例提出一种计算机可读存储介质和电子设备，通过计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与波浪力时域信号半波对应的半波能量；根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的波浪力时域信号的半波能量，计算得到的波浪力时域信号的平均功率，与相关技术中需要求解大量或大型优化问题的方式相比，将波浪发电装置的波浪力时域信号划分为多个半波，利用单独计算每个波浪力时域信号半波对应的半波能量的方式计算得到波浪力时域信号的平均功率，整个计算过程无需求解波浪力时域信号的大量或大型优化问题，不需要对系统运行全过程进行计算，大大减小了计算时间；与此同时，所提出的解析计算方法相比于数值方法也更快，进一步加速了平均功率的计算效率。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种估计波浪发电装置发电功率的方法，其特征在于，包括：
计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；其中，所述波浪力时域信号为类正弦波时间信号；
根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量；
根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系；
所述计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：
获取浮子的波浪激励系数、波浪的能量谱以及预先设定的波浪的基波频率；
根据所述基波频率，得到i倍数基波频率的频率点，利用所述i倍数基波频率的频率点对所述能量谱进行采样，得到所述能量谱在i倍数基波频率的数值；其中，i∈[0,1,2…n]；
利用所述i倍数基波频率的频率点对所述浮子的波浪激励系数进行采样，得到浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数；其中，所述浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数，包括：i倍数基波频率的频率点的幅值和第一相位；
在0到2π之间，向i倍数基波频率的频率点随机分配第二相位；
通过以下公式计算波浪力时域信号w(t)：
其中，n表示i倍数基波频率的频率点的数量；|Fe(jiω0)|表示第一相位；S(iω0)表示能量谱在i倍数基波频率的频率点的数值；ω0表示基波频率；φi表示第二相位；t表示波浪力时域信号的时间；∠Fe(jiω0)表示i倍数基波频率的频率点的幅值；
检测所述波浪力时域信号的过零点，得到所述波浪力时域信号中各波浪力时域信号半波；
分别提取各波浪力时域信号半波的波高和周期，得到各波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布；
所述计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：
获取波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数；
利用WAFO软件对波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数进行处理，得到所述波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布；
或者，
所述计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：
获取波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数；
根据波浪的能量谱和浮子的波浪激励系数，计算能量谱特征参数；
基于能量谱特征参数，得到LH概率分布模型，并根据所述LH概率分布模型计算得到所述波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布。
4.根据权利要求2或者3所述的方法，其特征在于，所述根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量，包括：
获取所述波浪发电装置的最大位移；
对于任意波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，通过以下公式对约束系数α进行计算：
其中，Req表示与当前计算半波能量的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布中记载的周期匹配的阻尼系数；Zm表示波浪发电装置的最大位移；W表示波高；D表示周期；
通过以下公式对波浪力时域信号的半波能量进行计算：
其中，E(W,D)表示波浪力时域信号的半波能量。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到所述波浪力时域信号的半波能量，还包括：
根据波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布中记载的波高和周期，得到波高是波浪力时域信号半波的所述波高的预设数量倍数且周期是波浪力时域信号半波的周期预设数量倍数的规则波；
将得到的所述规则波输入到WecOptTool中，计算得到所述波浪力时域信号的半波能量。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设定所述波浪力时域信号半波的波高-周期数据分布包括：N组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系，N组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系中的每组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系表示为(Wi，Di)，i∈1,…,N；每组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系计算得到的波浪力时域信号的半波能量，表示为E(Wi,Di)，i∈1,…,N；
所述根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率，包括：
当所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，采用波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系时，通过以下公式计算得到的所述波浪力时域信号的平均功率P：
其中，N表示波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系的数量；E(Wr,Dr)表示第r组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系计算得到的波浪力时域信号的半波能量；Dr表示第r组波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系中的周期；
当所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，采用波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布时，通过以下公式计算得到的所述波浪力时域信号的平均功率P：
其中，p(W,D)表示波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布；E(W,D)表示波浪力时域信号半波的波高-周期的联合概率分布时计算得到的波浪力时域信号的半波能量。
7.一种估计波浪发电装置发电功率的装置，其特征在于，包括：
第一计算模块，用于计算波浪发电装置的波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布；其中，所述波浪力时域信号为类正弦波时间信号；
第二计算模块，用于根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，计算得到与所述波浪力时域信号半波对应的半波能量；
第三计算模块，用于根据所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布以及计算得到的所述波浪力时域信号的半波能量，计算得到所述波浪力时域信号的平均功率。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述波浪力时域信号半波的波高-周期的数据分布，包括：波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系；
所述第一计算模块，具体用于：
获取浮子的波浪激励系数、波浪的能量谱以及预先设定的波浪的基波频率；
根据所述基波频率，得到i倍数基波频率的频率点，利用所述i倍数基波频率的频率点对所述能量谱进行采样，得到所述能量谱在i倍数基波频率的数值；其中，i∈[0,1,2…n]；
利用所述i倍数基波频率的频率点对所述浮子的波浪激励系数进行采样，得到浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数；其中，所述浮子在i倍数基波频率的频率点的波浪激励系数，包括：i倍数基波频率的频率点的幅值和第一相位；
在0到2π之间，向i倍数基波频率的频率点随机分配第二相位；
通过以下公式计算波浪力时域信号w(t)：
其中，n表示i倍数基波频率的频率点的数量；|Fe(jiω0)|表示第一相位；S(iω0)表示能量谱在i倍数基波频率的频率点的数值；ω0表示基波频率；φi表示第二相位；t表示波浪力时域信号的时间；∠Fe(jiω0)表示i倍数基波频率的频率点的幅值；
检测所述波浪力时域信号的过零点，得到所述波浪力时域信号中各波浪力时域信号半波；
分别提取各波浪力时域信号半波的波高和周期，得到各波浪力时域信号半波的波高-周期的对应关系。
9.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器运行时执行上述权利要求1-6任一项所述的方法的步骤。
10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括有存储器，处理器以及一个或者一个以上的程序，其中所述一个或者一个以上程序存储于所述存储器中，且经配置以由所述处理器执行权利要求1-6任一项所述的方法的步骤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311152880.XA CN117195552A (zh) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | 一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311152880.XA CN117195552A (zh) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | 一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN117195552A true CN117195552A (zh) | 2023-12-08 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN202311152880.XA Pending CN117195552A (zh) | 2023-09-07 | 2023-09-07 | 一种估计波浪发电装置发电功率的方法、装置和电子设备 |
Country Status (1)
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-
2023
- 2023-09-07 CN CN202311152880.XA patent/CN117195552A/zh active Pending
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