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本书详细介绍了海洋潮流能及其发电技术理论，全面阐述了叶片、机械系统、电气系统、控制系统、数据监控系统等关键系统的设计原则、方法、流程和工程实践，对从事海洋能发电领域的工程技术人员学习掌握机组设计关键技术极为有益。

第1章  海洋潮流能概述	1
1.1  海洋能的定义和分类	1
1.2  海洋潮流能的特点	2
1.3  海洋潮流能的资源分布	3
第2章  海洋潮流能发电技术概述	5
2.1  海洋潮流能发电基本原理	5
2.2  潮流能发电机组整体结构	6
2.3  国外海洋潮流能发电典型装置	7
2.4  国内海洋潮流能发电典型装置	9
第3章  海洋潮流能发电机组设计理论	12
3.1  潮流能捕获	12
3.1.1  动量理论	12
3.1.2  叶素理论	15
3.1.3  动量叶素理论	17
3.2  结构动力学理论	19
3.2.1  翼型动力学	19
3.2.2  潮流能发电机组多体动力学建模	21
3.3  水动力湍流理论	21
第4章  海洋潮流能发电机组载荷仿真关键技术	26
4.1  潮流能发电机组载荷概述	26
4.1.1  载荷分类	26
4.1.2  外部环境条件	28
4.1.3  载荷工况	30
4.1.4  载荷坐标系	31
4.2  载荷分析	33
4.2.1  疲劳载荷	33
4.2.2  极限载荷	38
4.3  载荷仿真	39
4.3.1  仿真软件介绍	40
4.3.2  仿真建模	41
4.3.3  仿真计算	44
4.3.4  仿真后处理结果	47
4.3.5  控制调参	48
4.4  载荷优化技术	50
4.4.1  非线性防超速控制技术	50
4.4.2  变桨故障智能停机控制技术	50
第5章  海洋潮流能发电机组叶片关键技术	52
5.1  叶片专用翼型技术	52
5.2  叶片水动外形技术	55
5.3  叶片结构设计技术	59
5.3.1  叶片壳体结构形式	59
5.3.2  叶片壳体结构仿真分析	60
5.3.3  叶根连接结构形式	67
5.3.4  叶根连接结构仿真分析	68
5.3.5  叶根静密封	70
5.4  潮流能发电机组叶片材料技术研究	70
5.5  叶片工艺设计技术	71
第6章  海洋潮流能发电机组机械系统关键技术	74
6.1  传动链设计技术	75
6.2  齿轮箱设计技术	75
6.3  联轴器设计技术	80
6.4  高速轴制动技术	83
6.5  变桨机构设计技术	85
第7章  海洋潮流能发电机组电气系统关键技术	95
7.1  电气系统总体布局	95
7.2  电网适应性技术	99
7.3  电力系统保护技术	99
7.4  永磁同步发电机设计技术	100
7.5  全功率变流器设计技术	103
7.6  自动变桨技术	105
第8章  海洋潮流能发电机组控制与数据监控系统关键技术	112
8.1  控制系统	112
8.1.1  控制系统概述	112
8.1.2  状态控制	113
8.1.3  控制策略	118
8.1.4  控制系统软件架构	126
8.1.5  硬件在环测试技术	130
8.1.6  运行优化控制技术	135
8.2  数据监控系统	139
8.2.1  数据监控系统概述	139
8.2.2  场站底层高速通信技术	140
8.2.3  健康评估技术	142
第9章  海洋潮流能发电机组装配关键技术	151
9.1  仿真装配技术	151
9.2  装配工艺流程	153
9.3  装配工艺设计	154
9.3.1  控制柜装配工艺	154
9.3.2  整机装配工艺	156
第10章  海洋潮流能发电机组密封防护关键技术	162
10.1  动密封技术	162
10.2  静密封技术	164
10.3  机组防护技术	166
第11章  海洋潮流能发电机组测试关键技术	167
11.1  设计验证计划工作流程	167
11.2  海洋潮流能发电机组工厂测试	168
11.2.1  联机测试	169
11.2.2  全功率测试	171
11.2.3  密封测试	173
11.3  海洋潮流能发电机组现场测试	174
11.3.1  功率曲线和效率测试	174
11.3.2  电能质量测试	176
11.3.3  机组振动测试	178
第12章  漂浮式平台运动对机组性能影响的评估方法研究	180
12.1  潮流能发电机组的水动力系数分析模型	180
12.2  水平轴叶轮纵荡运动水动力特性数值研究	182
12.2.1  CFD数值模拟	182
12.2.2  叶轮载荷分析	184
12.2.3  纵荡流场特性分析	188
12.3  水平轴叶轮纵摇运动水动力特性数值研究	190
12.3.1  CFD数值模拟	190
12.3.2  叶轮载荷分析	191
12.3.3  纵摇流场特性分析	196
12.4  水平轴叶轮横荡运动水动力特性数值研究	198
12.4.1  CFD数值模拟	198
12.4.2  叶轮载荷分析	199
12.4.3  横荡流场特性分析	203
12.5  水平轴叶轮横摇运动水动力特性数值研究	205
12.5.1  CFD数值模拟	205
12.5.2  叶轮载荷分析	206
12.5.3  横摇流场特性分析	210
12.6  水平轴叶轮艏摇运动水动力特性数值研究	212
12.6.1  CFD数值模拟	212
12.6.2  叶轮载荷分析	212
12.6.3  艏摇流场特性分析	216
参考文献	219

基于全球气候持续变化和能源绿色轻型的广泛共识，海洋能作为一种重要的补充能源和战略资源，受到世界各国的广泛关注和大力支持。海洋潮流能发电作为未来海洋能中最具开发利用前景的技术方向之一，得到了国际社会的高度重视，技术成熟度与日俱增，机组性能不断提升，逐步迈入商业化应用阶段。
海洋潮流能发电技术是一项涉及水文气象学、水动力学、机械制造、电气工程、电力电子控制技术、材料科学和海洋工程等多学科领域交叉的综合性技术。潮流能资源的开发利用需要掌握从总体设计、设备制造、安装调试到运维管理的全链条知识和技术，因此系统化地介绍这些方面的技术对未来潮流能发电技术的发展具有重要意义和参考价值。
本书主要内容包括海洋潮流能和潮流能发电技术概述，潮流能发电机组载荷仿真、叶片、机械系统、电气系统、控制系统、数据监控系统、机组装配、密封防护及机组测试等关键技术。
本书在编写过程中难免有疏漏之处，敬请各位专家和读者批评指正。

作  者

入选2022年度丝路书香工程 2022

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海洋潮流能发电技术与装备