海洋能源设备有潜力提供巨大的电力——如果它们能够在海洋的严酷条件下生存。需要创新的系统设计将波浪运动转化为电力，但海洋广阔且复杂，在这些偏远地区的部署成本高昂。

海洋和流体动力工具包 (MHKiT) 由美国能源部 (DOE) 国家可再生能源实验室 (NREL)、西北太平洋国家实验室 (PNNL) 和桑迪亚国家实验室 (Sandia) 创建，可以节省评估时间和金钱海洋可再生能源 (MRE) 的突破性技术及其在各种水生条件下的性能。

研究人员和开发人员如何克服障碍并充分利用 MRE 的潜力，其中一小部分就可以为大约 2200 万个美国家庭提供足够的电力？

部分解决方案在于测量波浪和洋流， 也电力生产，使用真实世界和建模数据。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的供应产生的潜在清洁电力。

为 MATLAB 编程平台构建的 MHKiT 版本的最新更新（MHKiT-MAT​​LAB），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河流流量和湍流。

针对 Python 编程平台 (MHKiT-Python) 构建的 MHKiT 版本的并行更新包括对海岸数据信息计划 (CDIP) 和国家海洋和大气管理局 (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 中的新功能使更多开发人员能够标准化其测量数据，这不仅可以告诉我们每个站点发现的能量和湍流量。”

“它还让我们能够更深入地探索现场条件，希望潮汐涡轮机能够在未来很长一段时间内可靠运行。”

该工具包的两个版本都提供了最大限度发挥 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，例如异常强烈的大波浪和涌浪。其他模块可以根据声学多普勒电流剖面仪测量来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、电力质量、机械负载和资源规范以及特定海洋场地和条件的需求相比较。

MHKiT 的可重现代码示例在从原始测量到标准化分析的每个阶段为用户提供指导。免费的开源软件套件使用户可以完全访问 MHKiT 工具，使开发人员能够以标准化方式处理数据，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流程

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、设计人员和开发人员现在可以使用 MHKiT 来支持其 MRE 建模和分析工作的更多领域，并为持续的工具改进做出贡献。新的 MHKiT-MAT​​LAB (v0.5.0) 功能为极端海洋条件建模和通过 Delft3D 建模生成河流涡轮机可视化提供支持。

MHKiT-Python (v0.8.2) 进行了更广泛的增强和添加，改进了对重要波浪事件（包括波峰和交叉点）的识别和分析，以及单个波高的计算。

pYthoN (DOLfYN) 模块的多普勒海洋学库增加了高度计支持，更好地处理在 CDIP 和 NOAA 标准的 Nortek 软件上收集的数据，以及对原始数据接口 (RDI) 文件的更强大支持。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。

随着协作浪潮的兴起提升绩效

“是的，MHKiT 是一个强大的工具，具有标准化、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。全国和世界各地的合作伙伴帮助确定未来功能的领域，并使模块在探索新场景和不断发展的系统设计中不断进步。”

自 2020 年推出 MHKiT 以来，该工具包的下载量已超过 29,000 次，超过 30 名合作者贡献了特性和文档来塑造其功能。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。

单元测试确保工具包的每个组件都能正确运行，而持续集成则自动评估和集成更改。定期代码审查有助于发现和解决问题，提高整体代码质量。

扫描地平线以寻找下一波浪潮

MHKiT 数据和软件工具还提供了如何执行许多不同分析任务的清晰而全面的示例。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测的模块，并继续完善整体功能和性能。

“以前，大多数 MRE 开发人员被迫构建自己的数据处理和分析工具，”Simms 说。“现在，MHKiT 让每个人在数据分析方面都处于领先地位。如果我们能够使分析尽可能简单、轻松，那么开发人员就可以花更多的时间来构建更好的设备。”