该项目主要研究在海洋特殊环境下,研制海流发电机,探索和解决风力和海流混合发电系统的构建、集成、电能变换模式、并网控制等关键技术。海洋新能源混合发电系统的结构包括海上风电系统、海流发电系统、海水温差发电系统等。
据介绍,海流发电实验平台由真实的水流模拟发电系统、基于OPAL-RT模拟计算机组成的计算机模拟系统,以及两个电机组成的半物理仿真系统组成。能通过不同的系统模拟与实验方法,研究海流发电系统性能。其中“海流模拟装置”可以产生0-1.5m/s流速的水流。系统用来模拟海流运动,可产生均流、波浪、浪涌、涡流等。
在海流发电机的研制过程中,汤天浩团队设计了直接驱动的低速“永磁同步发电机”。这种发电机省去了励磁绕组以及容易出问题的集电环和电刷,结构较为简单,加工和装配费用减少,运行可靠,非常适合海流发电环境。采用稀土永磁后可以增大气隙磁密,从而显著缩小电机体积,提高功率质量比。由于省去了转子励磁损耗,电机效率得以提高。另外,处于直轴磁路中的永磁体的磁导率很小,直轴电枢反应电抗较电励磁同步发电机小得多,因而固有电压变化率也比电励磁同步发电机小。
研究团队还提出了多种海洋可再生能源直流并网方案,简化了系统并网控制,并提出采用直流输电方法,解决海底输电问题;设计和开发了两种并网逆变器,能够按用户需求提供交流电,或与岸上电网并网发电。“目前,我们建立了海流发电仿真平台,初步建立了海流发电实验平台,为今后进一步研究奠定了基础。” 汤天浩表示。