本發明屬于消波裝置,尤其涉及一種用于浮式風電的波浪自適應消波裝置、方法及發電設備。
背景技術:
1、隨著全球對清潔能源需求的不斷增長,海上浮式風電作為一種潛力巨大的可再生能源技術,正逐步成為可持續能源體系的重要組成部分。與傳統的固定式海上風電平臺不同,浮式風電平臺在海面上漂浮,受波浪和海洋環境的影響更加顯著。這些環境因素對浮式風電裝置的發電效率、穩定性和安全性構成了嚴峻挑戰,尤其是波浪的頻繁變化和復雜性使得浮式平臺的動態響應更加復雜。
2、目前,傳統的消波裝置雖然能夠在一定程度上緩解波浪帶來的沖擊,但它們通常難以適應海洋環境的復雜性和動態變化,特別是在浮式平臺應用中,缺乏足夠的靈活性和自適應能力;傳統的消波技術往往較為簡單,無法有效應對不同海況下平臺的運動和波浪帶來的影響。
技術實現思路
1、本發明為了解決上述問題,提出了一種用于浮式風電的波浪自適應消波裝置、方法及發電設備,通過設置鰭片特殊機構提高消浪基礎上,能夠實時感知并響應波浪變化,提高了海上浮式風電平臺的穩定性、發電效率以及延長平臺使用壽命具有重要意義,不僅能優化平臺在復雜海況下的表現,還能夠提升其可靠性,推動海上浮式風電技術的商業化應用和可持續發展。為了實現上述目的,第一方面,本發明提供了一種用于海上浮式風電的波浪自適應消波裝置,采用如下技術方案:
2、一種用于海上浮式風電的波浪自適應消波裝置,包括通過驅動組件設置在浮式風電周圍的多個鰭片,每個鰭片上通過傳感器安裝槽安裝有波浪感知傳感器組件;
3、所述驅動組件和所述波浪感知傳感器組件連接有智能控制系統,所述智能控制系統用于,根據所述波浪感知傳感器組件監測的波浪情況自適應調整鰭片的動作。
4、進一步的,所述鰭片為仿魚鰭,所述鰭片上分布多個凸起。
5、進一步的,所述波浪感知傳感器組件包括壓力傳感器、加速度傳感器、速度傳感器和方向傳感器中的一種或幾種。
6、為了實現上述目的,第二方面,本發明還提供了一種用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,采用如下技術方案:
7、一種用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,使用了如第一方面中所述的海上浮式風電的波浪自適應消波裝置,包括:根據波浪狀態和魚鰭動作之間的關系,自動調整魚鰭的角度和擺動。
8、進一步的,根據海浪的高度、頻率和波速,根據訓練好的q網絡,得到鰭片的自適應角度和速度調節值。
9、進一步的,如果裝置減少波浪能量或沖擊力,則給予正獎勵;反之,則給予負獎勵。
10、進一步的,初始化一個q網絡來估算每個狀態-動作對的q值,在每一步中,記錄下每一個狀態動作、獎勵和下一個狀態形成一個經驗樣本;存儲經驗回放池,隨機采樣批次來訓練q網絡。
11、進一步的,計算q值的目標:
12、
13、其中,γ是折扣因子,θ-是目標網絡的參數,是下一個狀態st+1下的最大q值;通過最小化q網絡輸出與目標值間的均方誤差來更新q網絡。
14、進一步的,每預設步數后,將q網絡的參數復制給目標網絡;以概率∈選擇一個隨機動作,以概率1-∈選擇當前估計q值最大的動作;在每次訓練過程中,不斷地通過q網絡優化策略,逐步提高消波裝置的控制效果;每經過預設步數后,評估裝置的表現,調整網絡參數。
15、為了實現上述目的,第三方面,本發明還提供了一種用于海上浮式風電的波浪自適應消波發電設備,采用如下技術方案:
16、一種用于海上浮式風電的波浪自適應消波發電設備,使用了如第一方面中所述的海上浮式風電的波浪自適應消波裝置。
17、與現有技術相比,本發明的有益效果為:
18、本發明通過驅動組件設置在浮式風電周圍的多個鰭片,每個鰭片上通過傳感器安裝槽安裝有波浪感知傳感器組件;驅動組件和波浪感知傳感器組件連接有智能控制系統,智能控制系統用于,根據所述波浪感知傳感器組件監測的波浪情況自適應調整鰭片的動作;通過設置鰭片特殊機構提高消浪基礎上,能夠實時感知并響應波浪變化,提高了海上浮式風電平臺的穩定性、發電效率以及延長平臺使用壽命具有重要意義,不僅能優化平臺在復雜海況下的表現,還能夠提升其可靠性,推動海上浮式風電技術的商業化應用和可持續發展。
1.用于海上浮式風電的波浪自適應消波裝置,其特征在于,包括通過驅動組件設置在浮式風電周圍的多個鰭片,每個鰭片上通過傳感器安裝槽安裝有波浪感知傳感器組件;
2.如權利要求1所述的用于海上浮式風電的波浪自適應消波裝置,其特征在于,所述鰭片為仿魚鰭,所述鰭片上分布多個凸起。
3.如權利要求1所述的用于海上浮式風電的波浪自適應消波裝置,其特征在于,所述波浪感知傳感器組件包括壓力傳感器、加速度傳感器、速度傳感器和方向傳感器中的一種或幾種。
4.用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,其特征在于,使用了如權利要求1-3任一項所述的海上浮式風電的波浪自適應消波裝置,包括:根據波浪狀態和魚鰭動作之間的關系,自動調整魚鰭的角度和擺動。
5.如權利要求4所述的用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,其特征在于,根據海浪的高度、頻率和波速,根據訓練好的q網絡,得到鰭片的自適應角度和速度調節值。
6.如權利要求5所述的用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,其特征在于,如果裝置減少波浪能量或沖擊力,則給予正獎勵;反之,則給予負獎勵。
7.如權利要求6所述的用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,其特征在于,初始化一個q網絡來估算每個狀態-動作對的q值,在每一步中,記錄下每一個狀態動作、獎勵和下一個狀態形成一個經驗樣本;存儲經驗回放池,隨機采樣批次來訓練q網絡。
8.如權利要求7所述的用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,其特征在于,計算q值的目標:
9.如權利要求8所述的用于海上浮式風電的波浪自適應消波方法,其特征在于,每預設步數后,將q網絡的參數復制給目標網絡;以概率∈選擇一個隨機動作,以概率1-∈選擇當前估計q值最大的動作;在每次訓練過程中,不斷地通過q網絡優化策略,逐步提高消波裝置的控制效果;每經過預設步數后,評估裝置的表現,調整網絡參數。
10.用于海上浮式風電的波浪自適應消波發電設備,其特征在于,使用了如權利要求1-3任一項所述的海上浮式風電的波浪自適應消波裝置。