發(fā)布時(shí)間：2021-03-08 20:57

　　在開發(fā)利用海洋能的過(guò)程中,進(jìn)行波浪發(fā)電裝置發(fā)電量的預(yù)測(cè)有助于科學(xué)可靠的進(jìn)行海試決策,在避免資源浪費(fèi)的同時(shí),進(jìn)一步提高裝置的工作性能。本文針對(duì)分層斜坡越浪式波能發(fā)電裝置建立了一種實(shí)時(shí)越浪量的估算模型,該模型以實(shí)時(shí)潮位及波浪數(shù)據(jù)為條件,基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法,利用裝置物理模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練,最終完成裝置實(shí)時(shí)越浪量的數(shù)據(jù)仿真。該估算模型與分層越浪式波能發(fā)電裝置的蓄水池工作控制策略相結(jié)合,可為最終預(yù)測(cè)裝置樣機(jī)的發(fā)電量提供有力依據(jù)。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)水運(yùn)(下半月). 2018,18(07)

【文章頁(yè)數(shù)】：2 頁(yè)

【部分圖文】：

潮位過(guò)程曲線

72中國(guó)水運(yùn)第18卷工程海域的波浪譜采用合田建議采用改進(jìn)的JONSWAP譜[1]，平均波高H為0.8m，平均周期T為4.8s。采用線性波浪疊加法對(duì)工程海域波浪進(jìn)行模擬，頻率區(qū)間劃分方法采用等分頻率法，得到的波浪時(shí)程曲線如圖2所示。圖2模擬的波面時(shí)間歷程將工程海域一天的潮位數(shù)據(jù)與波浪數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)起來(lái)，忽略單個(gè)周期時(shí)間內(nèi)潮位變化，以單個(gè)周期時(shí)段內(nèi)的平均潮位作為該周期時(shí)段內(nèi)的潮位值，同時(shí)結(jié)合分層越浪式發(fā)電裝置蓄水池的頂高程，將潮位值換算為相應(yīng)的干舷高度，進(jìn)而得到一個(gè)n行3列的數(shù)據(jù)矩陣R，其中第一列為干舷高度，第二、三列分別為對(duì)應(yīng)的波浪周期、波高，n的大小取決于一天統(tǒng)計(jì)的波個(gè)數(shù)。將矩陣R作為分層越浪式波能發(fā)電裝置越浪量估算模型的水文資料數(shù)據(jù)輸入條件，為裝置原型越浪量的數(shù)據(jù)仿真奠定基矗四、裝置越浪量數(shù)據(jù)仿真1．?dāng)?shù)據(jù)樣本構(gòu)造BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)仿真需要訓(xùn)練樣本和測(cè)試樣本。分層越浪式發(fā)電裝置上下層蓄水池獨(dú)立工作運(yùn)行，需分別建立BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行各自越浪量的數(shù)據(jù)仿真，所以需要針對(duì)上下層蓄水池分別構(gòu)造BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)樣本。上下層蓄水池的數(shù)據(jù)樣本基于分層越浪式波能發(fā)電裝置物理模型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)[2]，通過(guò)重力相似準(zhǔn)則進(jìn)行模型比尺反算，即得到裝置原型越浪量數(shù)據(jù)仿真所需的樣本，該樣本由干舷高度、波浪周期、波高、單寬平均越浪量四組參量組成。2．BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)[3]本文采用三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別對(duì)上下層蓄水池越浪量進(jìn)行數(shù)據(jù)仿真。由于裝置越浪量主要受干舷高度、周期、波高三個(gè)因素影響，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入神經(jīng)元節(jié)點(diǎn)設(shè)為3個(gè)，輸出節(jié)點(diǎn)為1個(gè)。通過(guò)設(shè)置循環(huán)操作，取5至15個(gè)隱層節(jié)點(diǎn)中使得全局誤差最小的數(shù)值作為BP網(wǎng)絡(luò)隱層節(jié)點(diǎn)數(shù)。權(quán)值初始化采用隨機(jī)取值的方法實(shí)現(xiàn)，隱層神經(jīng)元傳遞函數(shù)為ta

用數(shù)據(jù)樣本中的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本進(jìn)行分層越浪式發(fā)電裝置上層BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練。在網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練過(guò)程中，樣本數(shù)據(jù)的輸入與輸出采用歸一化處理，在完成網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)測(cè)試時(shí)，測(cè)試結(jié)果以相對(duì)誤差表示。選取數(shù)據(jù)樣本中兩組數(shù)據(jù)對(duì)訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行測(cè)試，越浪量的相對(duì)誤差分別為14.3401%與9.8603%，誤差均不超過(guò)20%，仿真精度能夠滿足工程要求。4．?dāng)?shù)據(jù)仿真基于訓(xùn)練好的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將上下層蓄水池的水文資料數(shù)據(jù)矩陣R分別作為網(wǎng)絡(luò)輸入層的輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真便可得到分層越浪式發(fā)電裝置上下層蓄水池的實(shí)時(shí)越浪量數(shù)據(jù)，見圖3、圖4。圖3分層越浪發(fā)電裝置上層蓄水池實(shí)時(shí)越浪量圖4分層越浪發(fā)電裝置下層蓄水池實(shí)時(shí)越浪量五、結(jié)語(yǔ)本文基于水工物理模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)仿真的方法，提出了分層斜坡越浪式波能發(fā)電裝置原型實(shí)時(shí)越浪量的估算模型。該模型以實(shí)時(shí)潮位及波浪數(shù)據(jù)為條件，在利用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)發(fā)電裝置實(shí)際越浪量數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真的過(guò)程中，首先利用前期裝置物理模型試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練，在全局誤差精度達(dá)到要求的前提下完成最終的裝置實(shí)時(shí)越浪量數(shù)據(jù)仿真。該估算模型可與分層越浪式波能發(fā)電裝置的蓄水池工作控制策略結(jié)合，為最終預(yù)測(cè)原型裝置的發(fā)電量提供有力依據(jù)。參考文獻(xiàn)[1]Y.Goda.Acomporatiereviewonthefunctionalformsofdirectionalwavespectrum[J].CoastalEngineer，1999，41：1-20.[2]ZhenLiu，ZhiHan，HongdaShi，WanchangYang.Experimentalstudyonmulti-levelovertoppingwaveenergyconvertorunderregularwaveconditions.InternationalJournalofNavalArchitectureandOceanEngineering，2017.[3]陳明.MATLAB神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)原理與實(shí)例精解[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.


本文編號(hào)：3071662