【文章內(nèi)容簡介】 對蓄電池的充電，實現(xiàn)供電量和電能質(zhì)量的控制。電源管理系統(tǒng)主要實現(xiàn)以下主要功能：（a）智能電力能效管理通過計算機控制的智能控制器，提高配電系統(tǒng)自動化程度；使發(fā)電、配電、用電控制、調(diào)度和維護達到新水平。采用數(shù)字化新型監(jiān)控元件，使配電系統(tǒng)和控制中心向上提供信息量大幅度增加；接線簡單、便于安裝，提高了工作可靠性；可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，減少信息重復和信息通道。（b）海床基及傳感器的信息化對海床基及傳感器進行遠程線控制、編程和組態(tài)等，具有監(jiān)控、保護和通訊功能（c）負載各種電信號遠程動態(tài)監(jiān)測功能監(jiān)控中心隨時通過軟件各種實時運行狀態(tài)參數(shù)，絕緣子泄露電流、脈沖頻次、溫度、濕度，線阻等參數(shù)遠程顯示、監(jiān)控和整定，把檢測參數(shù)在相應畫面和報表中顯示出來，并根據(jù)需要對其數(shù)據(jù)自動生成分析圖表和報表，分類進行存儲，接受各種形式的查詢；（d）遠程遙控功能在數(shù)據(jù)中心通過軟件遠程控制參數(shù)進行設定和干預；（e）報警功能對各種誤操作和超標準數(shù)據(jù)分級進行聲光電報警，提供多種報警檢查方式；（f）系統(tǒng)故障自診斷、自愈和保護功能將系統(tǒng)電氣設備過載、短路、欠電壓、過電壓等故障回傳岸上的管理中心，以便人工干預和指導現(xiàn)場維護； 同時系統(tǒng)具有自診斷功能，對存在的潛在故障事先提醒或傳回岸上的管理中心?！白杂敝傅氖前严到y(tǒng)中有問題的元件從系統(tǒng)中隔離出來并且在很少或不用人為干預的情況下可以使系統(tǒng)迅速恢復到正常運行狀態(tài)，從而不中斷對海床基的供電服務。（g）大型數(shù)據(jù)庫功能所有數(shù)據(jù)信息都會自動保存在中心服務器的大型數(shù)據(jù)庫中，便于歷史數(shù)據(jù)檢索和數(shù)據(jù)分析。（h）分析曲線根據(jù)數(shù)據(jù)庫繪制實時曲線圖和歷史趨勢曲線圖，只需簡單輸入點名和選擇相應參數(shù)。（i）歷史報表能根據(jù)需要按不同的時間周期如日、周、年、月等自動生成各種報表。對數(shù)據(jù)存儲的時間范圍間隔起始時間等可任意指定，也可根據(jù)時間來查詢。對于匯總數(shù)據(jù)按指定的時間段進行列表和圖形方式分析、列表分析以表格的方式給出上述數(shù)據(jù)，圖形方式通過曲線、柱狀和餅狀等圖形直觀的顯示。（j）系統(tǒng)擴展功能增減監(jiān)測點容易，預留40%以上的擴展空間，64點I/O通道預留足夠日后擴容。（6）樣機水槽測試和海上試驗改造波浪能供電裝置模塊化實體樣機，并進行水槽測試和海上試驗驗證。水槽測試將在動水槽中進行，在不同模擬海浪狀態(tài)下，測試裝置的原理及其結構設計的合理性、流體動力性、能量轉換率、電能傳輸性等技術性能，在水槽試驗的基礎上對上述指標進行修正和優(yōu)化。密封和腐蝕已成為制約海洋設備可靠性和壽命的瓶頸。設計海洋環(huán)境下儀器、設備密封方式，評估不同海水深度、壓力下密封系統(tǒng)的可靠性。預期成果及考核指標 (1)預期成果①掌握小型模塊化的海洋能供電技術和電源管理技術，研制一套高效的波浪能發(fā)電裝置。②設計出穩(wěn)定可靠的面向海床基用供電系統(tǒng)。③提供示范應用報告和具有前瞻性的海洋新能源研究開發(fā)報告。(2)考核指標①波浪能供電裝置試驗樣機。單機容量300瓦以上、結合海洋環(huán)境觀測系統(tǒng)或平臺的實際用電需要進行海上試驗，無故障運行時間累計不少于2150小時。②具有較好的海洋環(huán)境適應能力，可在六級海況下正常工作，監(jiān)測裝置和數(shù)據(jù)通訊設備不產(chǎn)生電磁干擾，發(fā)電系統(tǒng)輸出電能穩(wěn)定，最大功耗下的輸出功率不低于額定功率的60%。③相關研究成果發(fā)表SCI/EI論文5篇以上、申請發(fā)明專利4項以上，完善海洋能研究團隊，培養(yǎng)研究生59名。提供項目總結報告和具有前瞻性的海洋能開發(fā)建議報告各1份，完成項目鑒定。五、 項目技術方案（總體設計、工藝流程、技術路線、關鍵技術、技術難點及創(chuàng)新點等）技術路線項目技術路線，如圖1所示。對波浪能發(fā)電裝備進行水槽試驗，模擬不同海浪狀態(tài)下，測試裝置的原理及其結構設計的合理性、流體動力性、能量轉換率、電能傳輸性等技術性能，在水槽試驗的基礎上對上述指標進行修正和優(yōu)化。并在東海三門灣選址，進行初步海上試驗，獲取實際數(shù)據(jù)和資料，與理論數(shù)據(jù)和水槽測試數(shù)據(jù)進行對比分析。圖1 技術路線擬解決的關鍵問題①高效波浪能發(fā)電裝置的設計和樣機制造對于可再生能源來說，高效轉換技術是本項目需要解決的關鍵，由于波浪的不穩(wěn)定性導致轉換裝置經(jīng)常處于非設計工況。本研究一方面要解決吸收裝置的變頻變幅問題。基于水動力計算，設計變頻變幅的吸收裝置控制系統(tǒng)，使供電裝置工作在設計工況附近，提高吸收轉換效率。另一方面要解決能量匹配問題。正確設計與吸收裝置運動相匹配的能量轉換系統(tǒng)，制造出樣機，使能量的轉換高效、穩(wěn)定、可靠。②電能質(zhì)量檢測與控制技術及能源管理研究新型電能質(zhì)量分析信號處理算法，實現(xiàn)在線電能質(zhì)量指標參數(shù)測量，為電能傳輸、智能分配、儲能裝置的充放電控制策略設計提供重要依據(jù)；研究儲能裝置的充放電控制系統(tǒng)、低能耗電源供給技術，提高波浪能發(fā)電系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、可靠性。③供電裝置的小型模塊化與海床基系統(tǒng)的集成研究波浪能發(fā)電裝置、電能質(zhì)量管理裝置、面向海洋浮標各監(jiān)測設備的波浪能發(fā)電低損耗能源供給技術、接駁盒儀器即插即用技術、控制系統(tǒng)的小型化、模塊化，實現(xiàn)海床基等觀測設備高效集成，為離岸工作的海床基等觀測設備提供能源供應。創(chuàng)新點本項目結合海床基海洋等離岸海洋觀測設備對電能的實際需求，在前期成果的基礎上，通過產(chǎn)學研通力合作，對已有技術進行集成，研究開發(fā)出小型和模塊化波浪能發(fā)電低損耗能源供給裝備，為海洋可再生能源開發(fā)利用提供裝備和技術支持。具有較高的科學技術含量、地區(qū)特色和推廣應用價值。①解決海床基海洋等離岸海洋觀測設備持續(xù)和長時間供電的難題。目前離岸的用于航標燈的小型波浪能發(fā)電裝置使用的主要是空氣透平的轉換方式，并且是半波輸出，效率較低，約為20%左右。本項目設計的供電裝置基于水動力學分析基礎，具有變頻變幅的振蕩浮子式吸收裝置，具有與吸收裝置最匹配的安全、可靠、穩(wěn)定轉換裝置，實現(xiàn)全波輸出，從而獲得轉換效率的極大突破。②實現(xiàn)波浪能穩(wěn)定持續(xù)長時間地為離岸海洋觀測設備供電。波浪能高度不穩(wěn)定導致電能輸出不穩(wěn)定，為穩(wěn)定持續(xù)地為海洋觀測設備提供電力，需要對轉化后的電能進行后處理。電能質(zhì)量測控系統(tǒng)持續(xù)在線監(jiān)測海浪能發(fā)電系統(tǒng)各種參數(shù)并實現(xiàn)故障預測與部分自修復功能，根據(jù)檢測結果適時逆變切換；通過對儲能裝置進行合理地充放電，使海床基海洋等離岸海洋觀測設備免維護周期延長為原來的5倍以上，考慮到中國在制造成本上的優(yōu)勢，發(fā)展外向型的波能利用行業(yè)大有可為。六、 項目組織管理項目實施組織管理（項目組織實施方式及組織管理措施）主要以現(xiàn)有的海洋工程研究所為平臺來統(tǒng)一組織，并實施項目。海洋工程研究所設立所長一名，副所長三名。下設海洋新能源研究室、海洋測控技術研究室、海洋裝備設計研究室、海洋裝備制造研究室、海洋功能材料研究室和海洋工程系統(tǒng)分析與優(yōu)化研究室，每個研究室設立正副主任各一名，負責項目的日常組織實施。召集項目組成員每月召開一次學術研討會，統(tǒng)一思想，集中資源，推進研究目標的實施，指導下月研究重點。具體措施如下：(1)建立激勵機制，調(diào)動科研人員積極性所內(nèi)大多數(shù)科研人員一邊從事科研一邊從事教學，沒有過多地自由參與其他部門的科研活動。通過制度設計，讓科研人員成為獨立于專業(yè)甚至學科之外的獨立體，不僅可以自己進行一些基礎研究，也可以主動或被聘請參加一些本部門或外部門的科研活動。有效的激勵機制能激發(fā)研究者的內(nèi)在動力，顯著提高研究成果的完成率、課題立項產(chǎn)出率等。我們要本著尊重科學、鼓勵創(chuàng)新的根本原則，結合本校實際，從目標激勵、管理激勵、協(xié)作激勵、競爭激勵、團隊激勵等方面設置全面的激勵措施，適當加大獎勵力度。同時，要充分考慮到知識分子的職業(yè)特點、文化心理，采取多種手段進行獎勵，不僅重視物質(zhì)獎勵，更要注重精神獎勵。(2)改革項目投入與產(chǎn)出的導向提倡做連續(xù)支持的項目，要形成集體攻關項目。著力培養(yǎng)優(yōu)秀的科研人才，通過優(yōu)秀的科研項目培育優(yōu)秀的科研隊伍，為優(yōu)秀成果的生產(chǎn)奠定基礎。嚴把課題鑒定關，既要控制優(yōu)秀率，又要鼓勵做出精品力作的優(yōu)秀科研人員，實現(xiàn)申請項目和做好項目之間的良性循環(huán)。項目質(zhì)量保證體系和控制措施(1)項目質(zhì)量保證體系是科研管理工作的重要組成部分,是推動科研項目持續(xù)健康發(fā)展的重要手段和保障?？蒲泄芾砉ぷ髦挥袌猿忠钥蒲心繕藶閷颍瑺I造誠信寬松的科研氛圍，創(chuàng)新管理機制、提高管理隊伍素質(zhì)、完善項目質(zhì)量評價體系，才能為項目的實施發(fā)揮重要作用。(2)將項目的科研成果納入科研人員的年度業(yè)績評定體系中，保質(zhì)保量完成項目階段目標。(3)加強學術道德和學術規(guī)范建設。學術道德和學術規(guī)范是科學研究的基本倫理規(guī)范，是提高學術水平和研究能力的重要保證，對增強自主創(chuàng)新能力、促進學術繁榮發(fā)展具有不可忽視的重要作用。(4)評價科研成果及轉化。實行科研成果轉化的多元化投入，促進政府、企業(yè)、社會對科研成果轉化的需求。七、 項目實施計劃進度 (1)水動力學計算，確定吸收裝置設計方案。(2)確定轉換裝置和發(fā)電裝置設計方案。(3)確定波浪能發(fā)電系統(tǒng)電源后處理管理系統(tǒng)設計。(4)完成面向海床基波浪能供電裝置的總體方案論證，確定總(1)發(fā)電裝置控制系統(tǒng)設計。(2)能源管理系統(tǒng)開發(fā)，發(fā)電設備運行狀況監(jiān)測控制和故障診斷系統(tǒng)研究,實現(xiàn)智能、低能耗電能管理與傳輸。(3)與海床基設備接口設計，保證觀測設備可靠運行，設計出變頻變幅的吸收裝置控制系統(tǒng)及與吸收裝置運動相匹配的能量轉換系統(tǒng)。(1)完善面向海床基的波浪能供電裝置功能，完成樣機模型制作。(2)進行水槽測試。(3)根據(jù)水槽測試結果，評估樣機結構合理性、吸收效率和可靠性等技術性能，進行系統(tǒng)改進，完成海上試驗樣機制作。(1)海上試驗，對樣機工作狀態(tài)進行實時監(jiān)測，獲取實際數(shù)據(jù)和資料，與理論數(shù)據(jù)和水槽數(shù)據(jù)進行對比研究。(2)根據(jù)海上試驗分析結果，評價性能指標，進一步改進樣機設計。(3)撰寫研究技術報告和總結報告，完成項目鑒定。八、 項目風險分析本項目高效轉換技術是本項目需要解決的關鍵，由于波浪的不穩(wěn)定性導致轉換裝置經(jīng)常處于非設計工況。海上三個月無故障運行，受到海洋環(huán)境的嚴酷考驗，具有一定的風險。本項目研究基于水動力計算，設計變頻變幅的吸收裝置控制系統(tǒng)，使供電裝置工作在設計工況附近，提高吸收轉換效率。另一方面要解決能量匹配問題。正確設計與吸收裝置運動相匹配的能量轉換系統(tǒng)，制造出樣機， 九、 現(xiàn)有技術與條件保障上海海洋大學2010年成立海洋科學研究院。海洋工程研究所是上海海洋大學海洋科學研究院的重要組成部分，主要由海洋新能源研究室、海洋測控技術、海洋裝備設計制造、海洋功能材料和海洋工程系統(tǒng)分析與優(yōu)化等六個研究室組成。在海洋可再生能源和海洋立體觀測裝備的研究和應用方面得到了極大拓展。海洋工程研究所現(xiàn)有教授7人，副教授12人，講師21人，外聘院士3人，具有機械工程一級學科碩士學位授予權，主要從事海洋測控裝備(浮潛標和海床基等)、海洋新能源、以及海洋運輸與物流等領域的研究。目前，海洋工程研究所最前端研究方向有海洋能和海洋觀測設備兩個，在波浪能、海流能、海床基和浮標的已經(jīng)完成了較多的基礎性工作。本項目組先后參加了國家863項目，農(nóng)業(yè)部專項“漁船節(jié)能評價體系研究” ，國家海洋局908專項。目前在研和完成的項目主要有上海市自然基金“海洋可再生波浪能轉換理論與技術（10ZR1414000）”, 上海市科委地方院校能力建設重點項目“海洋浮潛標關鍵技術研究(08210511900)”，上海市教委科研創(chuàng)新項目“海洋新能源在浮標中應用的關鍵技術研究（10YZ129）”，上海創(chuàng)新特色項目如“上海海洋綜合觀測與安全保障應用技術研究與示范”（上海市科委“登山計劃”06DZ012）、及上海市教委支持的 “波浪對結構物沖擊作用的多因素影響研究”等等，對海洋立體測控技術、海床基和浮標系統(tǒng)，海洋能源工程特別是波浪能的開發(fā)利用機理、結構設計、流固耦合、電能后處理和驅動控制基礎理論和實驗方法進行了長期研究，形成了知識和年齡結構合理的29人組成的研究團隊，發(fā)表了SCI、EI論文四十余篇, 出版專著8部, 獲得多項省、部級獎項。在實驗室研發(fā)成功“波浪能發(fā)電裝置”。相關成果已經(jīng)進行了“海上可再生能源轉換裝置和系統(tǒng)”、“海洋自持式剖面循環(huán)探測浮標”、“內(nèi)置式波力液壓發(fā)電裝置”、“外置式波力液壓發(fā)電裝置 ”、“機械式波力發(fā)電浮標”專利申請。研究團隊多次參加國內(nèi)海洋新能源的研討工作，并與國內(nèi)外多家研究機構和企業(yè)達成合作與開發(fā)協(xié)議。設計了基于雙層葉輪的波浪能發(fā)電裝置。已經(jīng)研制成功基于雙層葉輪的波浪能發(fā)電裝置，2層葉輪，、。該裝置