最受关注论文top10排行榜——“海上新能源开发利用技术与装备”专题

马勇，谈秋桐，牛博，胡超，门雪松

摘要: 海洋可再生能源具有广阔的利用前景。相较于单一能源利用装置，漂浮式多能联合发电装置可以更好地实现资源优化配置，降低能源开发成本。为全面了解多能联合发电装置开发前景，从多能联合发电集成方案入手，分析不同类型联合发电装置的区别，并总结其技术特点。其中，在理论研究和仿真模拟等方面，对漂浮式多能联合发电装置各模块的研究方法和整体装置耦合动力学分析方法的研究进展予以梳理和归纳，分析各类方法的适用场景，探讨漂浮式多能联合发电装置的发展趋势及其所面临的问题和挑战，以便为后续经济可行的漂浮式多能联合发电装置研发提供参考。

引用本文（点击阅读）：马勇, 谈秋桐, 牛博, 等. 漂浮式多能联合发电装置研究进展[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 3–20.

褚玥, 陈俐, 管聪

摘要:[目的]为全面评价氢电混合动力船舶的碳减排能力，提出全生命周期碳排放评价方法。[方法]首先，基于Matlab/Simulink平台建立动力系统能量流模型；然后，计算实船营运工况下的耗氢量和耗电量，进而得出全生命周期碳排放量；最后，针对不同电能来源和氢气来源，对碳排放进行敏感性分析。[结果]某内河渡轮的计算结果表明，相较于传统柴油动力系统，氢电混合动力系统在一个营运周期内可以减少30.24%的碳排放。敏感性分析结果表明，氢电混合动力系统的全生命周期碳排放并非必然优于传统柴油动力系统，故建议采用可再生能源进行制氢和发电，以大幅降低碳排放量（最多可减少94.2%）。[结论]研究成果可为绿色船舶的动力系统设计提供参考。

引用本文（点击阅读）：褚玥, 陈俐, 管聪. 船舶氢电混合动力系统建模与全生命周期碳排放评价[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 122–130. 

林琳, 陈明杨, 杨鹏, 沈盼盼, 祝庆斌, 张凯

摘要: [目的]针对15 MW级浮式风机，提出一种新型的Spar漂浮式风电平台设计方案，并对平台性能进行分析。[方法]基于势流理论对平台进行频域水动力计算，对不同浪向下的平台波浪力和运动响应特性进行研究；应用叶素动量法计算叶轮气动载荷并将其等效为风力系数，从而计算不同工况风浪流联合作用下的平台时域响应，同时对系泊缆的受力情况进行分析。[结果]结果显示，平台垂荡和纵摇在平台运动固有频率处出现了峰值点，且发生的位置均远离波浪的主要能量区域；在风浪流作用下，相较于工作工况，极限工况下的平台最大纵摇角略小，而最大纵荡和垂荡响应幅值以及最大系泊张力更大。[结论]研究证明新型Spar漂浮式风电平台具有良好的稳性和水动力性能，在设计环境载荷下，平台响应和系泊力均能满足要求，能够保障风力发电机组的安全性和稳定性。

引用本文（点击阅读）：林琳, 陈明杨, 杨鹏, 等. 15 MW级Spar漂浮式风电平台的设计方案及水动力性能研究[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 71–81.

王凯, 韩若朗, 许条建, 邱彪, 阮芳伟, 刘俊全

摘要: [目的]旨在研究一种将海上风电导管架与养殖网箱结合的新型组合结构的水动力特性。[方法]通过物理模型试验，分析导管架与网箱组合结构的桩基水平荷载、网衣与导管架的连接张力，并考虑不同的水深、波高、周期、波向、流速和流向等参数对该结构带来的影响。[结果]试验结果表明，在0°规则波条件下，桩基最大水平荷载为30.2 N；在45°规则波条件下，桩基最大水平荷载为27.5 N；在正向波浪条件下（入射角为0°），桩基水平荷载比斜向波浪条件下（入射角为45°）的大9.5%。[结论]研究表明，在规则波条件下周期较小时网箱对导管架桩基水平荷载影响较小，在纯流条件下网箱显著增加了导管架的桩基水平荷载。

引用本文（点击阅读）：王凯, 韩若朗, 许条建, 等. 海上风机导管架与网箱组合结构水动力特性试验研究[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 202–209.

张建华, 王小宇, 刘志成, 张艺巍

摘要: 大力发展风力发电技术是国家推动能源低碳转型、实现“双碳”目标的核心路径。随着陆上风电和近海风电资源开发逐渐饱和，风电开发从近岸走向深远海成为风电行业发展必然的趋势，而浮式风机平台的研发与优化是推进海上风电向深远海区域发展的关键。基于对国内外浮式风机平台发展现状的研究，进一步分析浮式风机平台设计中气动载荷、水动力载荷、系泊系统、耦合分析方法以及常用数值模拟工具的研究现状，重点梳理以提升结构稳性和降低成本为驱动的浮式风机平台的关键技术思路及构型特点，总结浮式风机平台优化的研究现状，以及其设计中存在的问题与挑战，以期为相关领域研究人员提供技术参考。

引用本文（点击阅读）：张建华, 王小宇, 刘志成, 等. 浮式风机平台设计研究综述[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 21–31.

李维波，彭智明，张浩，张茂杰，方华亮

摘要:[目的]针对岛礁混合发电系统电源容量配置存在的问题，提出一种基于自适应蚁群算法（ACA）的优化方法。[方法]采用自适应蚁群算法作为核心优化工具，对岛礁混合发电系统的电源容量进行配置。通过采用自适应蚁群算法模拟蚁群寻食过程，在搜索空间中以可再生能源发电量作为信息素，通过全局搜索找到最优解，实现对可再生能源的充分利用。并以外伶仃岛为目标岛礁，搭建“风光柴储”微电网混合发电系统模型，采用自适应蚁群算法优化配置其容量。[结果]算法仿真结果表明，相较于改进灰狼算法和人工蜂群算法，自适应蚁群算法能够有效降低微电网混合发电系统的运行成本和对环境的污染，确保供电稳定性。[结论]所做研究能够有效增加微电网混合发电系统的供电稳定性，减少运行成本与环境污染，从而实现对能源的高效利用。

引用本文（点击阅读）：李维波, 彭智明, 张浩, 等. 基于自适应蚁群算法的岛礁混合发电系统电源容量优化方法[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 139–147.

胡磊, 李勃成, 袁裕鹏, 童亮

摘要: 金属氢化物储氢是一种基于化学吸收原理的氢气储存方法，具有高体积储氢密度和高安全性的特点，在船舶储氢领域的应用潜力备受关注。在此背景下，对于金属氢化物储氢技术在船舶上的应用，有着材料性能、反应器性能、热管理系统、成本等一系列有待研究的问题。首先，对金属氢化物储氢技术进行归纳，总结梳理金属氢化物的工作原理及材料性能方面的研究进展，并介绍金属氢化物在船舶上的应用情况；然后，结合氢能船舶的应用环境及需求，分析金属氢化物储氢技术在船舶上应用的技术、经济可行性，并以满足氢能船舶对氢气储量和放氢速率要求为目标，介绍船用金属氢化物储氢系统的研究，包括储氢系统性能研究、储氢反应器结构、反应器结构优化、耦合船舶燃料电池的热管理系统和储氢系统设计思路；最后，结合上述研究内容，对船用金属氢化物储氢系统的研究方向进行总结与展望。

引用本文（点击阅读）：胡磊, 李勃成, 袁裕鹏, 等. 船用金属氢化物储氢技术研究综述[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 32–47.

张之阳, 刘旭, 吴林艳, 陈少华, 刘葳兴, 崔琳

摘要:[目的]针对大型水平轴水轮机叶片运行工况复杂的问题，提出一种多目标优化算法。[方法]基于多岛遗传算法建立翼型优化模型，采用类形函数变换（CST） 法对翼型进行参数化拟合，整个优化过程集成于Isight平台，实现自动优化。[结果]采用上述方法，选用NACA 63813/63815/63816翼型作为初始翼型进行多目标优化，利用Fluent转捩模型对得到的翼型进行CFD数值验证，选择翼型攻角5°时的升阻比、升力等为优化目标参数，得到优化后的翼型升力系数分别增大了14%，15%，20%，升阻比分别增大了14%，16%，28%。[结论]数值验证结果表明，优化后的翼型在多个工况点下的升阻比均高于同厚度原始翼型，在具有良好的水动力动性能的同时还提高了叶片的结构强度，相比于传统的翼型更适用于大型潮流能水平轴水轮机。

引用本文（点击阅读）：张之阳, 刘旭, 吴林艳, 等. 基于多岛遗传算法的翼型多目标优化设计[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 148–155.

潘鹏程，段栋凯，赵春华

摘要:[目的]旨在解决现有太阳能船舶光伏发电系统采用跟网型控制策略并网，而导致的船舶电力系统整体稳定性下降问题。[方法]结合船舶电力系统特点和运行特性，以跟网型恒功率控制和构网型下垂控制为研究基础，另外选取构网型虚拟同步发电机控制和构网型虚拟振荡器控制，共4种逆变器控制方法，分别构建太阳能船舶电力系统光伏并网控制策略。最后通过Matlab/Simulink建立太阳能船舶电力系统仿真模型，验证构网型控制理念和思路的有效性。[结果]研究结果表明，与跟网型控制相比，在负荷投切工况下，采用构网型控制策略可使频率波动极值平均减小26.86%、电压调节时间平均减小37.85%。在光伏输出功率切换工况下，频率波动极值平均减小39.95%。[结论]采用构网型控制策略能有效抑制光伏系统并网后所导致的船舶电力系统稳定性下降的问题。能够使光伏系统在完成供能的同时，主动维持船舶电力系统电力参数稳定，显著提高船舶电力系统稳定性。

引用本文（点击阅读）：潘鹏程, 段栋凯, 赵春华. 太阳能船舶光伏系统构网型逆变器并网控制策略[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 104–112. 

仲凡, 连宇顺, 郑金海, 陈文兴, 马刚, YIMSolomon C.S.

摘要:[目的]旨在合理设计浮式风电场的共享系泊系统，探究不同材质共享缆绳对浮式风电场动力响应的影响。[方法]首先，对浮式风电场设计共享系泊和传统（无共享缆绳）系泊方案，比较两种系泊方案的动力响应和经济成本，验证设计方案的可行性。其次，探究两类共享系泊系统对浮式风电场系泊响应的影响。最后，分析环境载荷的施加方向和缆绳材质对共享缆绳平均张力的影响。[结果]采用不同材质共享系泊系统的浮式风电场，其叶片张力近乎相同；两类共享系泊系统对风机位移和系缆平均张力的影响存在差别。此外，环境载荷施加角度和系缆材质也对风机位移和共享缆绳受力产生影响。[结论]该研究可为系泊系统中共享缆绳选型提供参考。

引用本文（点击阅读）：仲凡, 连宇顺, 郑金海, 等. 不同材质共享缆绳对浮式风电场系泊响应的影响[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 59–70.

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