软件可以精确定位利用波浪、潮汐和洋流产生最大电力的方法

Josiah02

海洋能源设备有潜力提供巨大的电力——前提是它们能够经受住海洋恶劣条件的考验。需要创新的系统设计将波浪运动转化为电能，但海洋广阔而复杂，在这些偏远地区部署成本高昂。
海洋和水动力工具包 (MHKiT) 由美国能源部 (DOE) 的国家可再生能源实验室 (NREL)、太平洋西北国家实验室 (PNNL) 和桑迪亚国家实验室 (Sandia) 创建，可在评估海洋可再生能源 (MRE) 突破性技术及其在各种水生条件下的性能时节省时间和金钱。
研究人员和开发人员如何才能克服困难，充分发挥 MRE 的潜力？仅 MRE 的一小部分就能为大约 2200 万户美国家庭提供足够的电力？
解决方案的一部分在于使用真实数据和模型数据测量波浪和洋流以及电力生产。MHKiT 提供做出明智决策所需的数据验证和标准化分析工具，并最大限度地利用这种丰富供应产生的清洁能源潜力。
为 MATLAB 编程平台 ( MHKiT-MAT​​LAB )构建的 MHKiT 版本的最新更新，被行业工程师和大学研究人员广泛使用，允许用户模拟极端海况并可视化理论上的河流流量和湍流。
为 Python 编程平台（MHKiT-Python）构建的 MHKiT 版本的并行更新包括对沿海数据信息计划（CDIP）和国家海洋与大气管理局（NOAA）等机构通常生成的多维数据的额外支持。
MHKiT-MAT​​LAB 开发人员兼 NREL 数据科学家 Andrew Simms 表示：“MHKiT-MAT​​LAB 的新功能使更多开发人员能够标准化他们的测量数据，这不仅可以告诉我们每个站点的能量和湍流量。”
“它还能让我们更深入地探索现场条件，希望能造就未来长期可靠运行的潮汐涡轮机。”
这两个版本的工具包都提供了充分发挥 MRE 系统潜力所需的代码。一组功能可帮助研究人员模拟恶劣的海洋条件，例如异常强烈和巨大的海浪和涌浪。其他模块则可以根据声学多普勒流速剖面仪测量结果分析河流和潮汐流数据。
该软件可帮助研究人员分析新技术如何与国际电工委员会的电力性能、电能质量、机械负荷和资源规范以及特定海洋场地和条件的需求相适应。
MHKiT 的可重现代码示例可指导用户完成从原始测量到标准化分析的每个阶段。这套免费的开源软件套件让用户可以完全访问 MHKiT 工具，让开发人员能够以标准化的方式处理数据，同时全面了解分析的每个步骤并在此过程中提供反馈。
顺应两大编程平台的潮流
随着工具包的最新更新，在基于 MATLAB 的环境中工作的大量研究人员、设计师和开发人员现在可以使用 MHKiT 来支持更多领域的 MRE 建模和分析工作，并为持续的工具改进做出贡献。新的 MHKiT-MAT​​LAB (v0.5.0) 功能支持对极端海洋条件进行建模，并使用 Delft3D 建模生成河流涡轮机可视化效果。
MHKiT-Python (v0.8.2) 的更广泛的增强和添加提供了对重大波浪事件（包括波峰和交叉点）的更好的识别和分析，以及对单个波高的计算。
用于 pYthoN 的多普勒海洋学库 (DOLfYN) 模块添加了高度计支持、更好地处理 Nortek 软件上收集的数据（该软件是 CDIP 和 NOAA 的标准），以及对原始数据接口 (RDI) 文件提供更强大的支持。其他更新增强了维度数据 (NetCDF) 的处理和分析，同时简化了基于 Python 的整体开发流程。
随着合作热潮的兴起，绩效得到提升
“是的，MHKiT 是一款功能强大的工具，它拥有标准化、经过验证的代码、软件和数据，可以控制分析质量，”NREL MHKiT-MAT​​LAB 开发人员 Chris Ivanov 说道。“但它的真正优势在于协作社区的持续贡献。全国各地和世界各地的合作伙伴帮助确定未来功能的领域，并通过探索新场景和不断发展的系统设计来测试模块。”
自 2020 年 MHKiT 发布以来，该工具包的下载量已超过 29,000 次，有 30 多名合作者贡献了功能和文档来完善其功能。最近，这个扩展团队专注于单元测试、持续集成和代码审查，以使软件保持最新状态，同时保持其有效性和可靠性。
单元测试可确保工具包的每个组件正常运行，而持续集成可自动评估和集成更改。定期的代码审查有助于识别和解决问题，从而提高整体代码质量。
探索下一波浪潮
MHKiT 数据和软件工具还附有清晰、全面的示例，演示如何执行许多不同的分析任务。在未来的 Python 和 MATLAB 版本中，MHKiT 开发人员计划扩展和改进这些示例笔记本，以及构建用于声学监控的模块，并继续完善整体功能和性能。
“以前，大多数 MRE 开发人员不得不自行构建数据处理和分析工具，”Simms 说道。“现在，MHKiT 让每个人都能抢占数据分析先机。如果我们能让分析尽可能简单、轻松，开发人员就可以花更多时间构建更好的设备。”