海上风电基础海底电缆动态特性分析

基于中国南海实际的海洋环境条件,对冲刷情况下无海缆保护装置及有海缆保护装置的海底电缆分别进行动态特性分析研究,结果表明：在桩周冲刷导致海缆悬空情况下,无海缆保护装置的海缆最小弯曲半径超过允许值,存在失效风险;有海缆保护装置的海缆,海缆保护装置能够有效地限制海缆的过渡弯曲,使海缆的最小弯曲半径控制在允许的范围内,有效降低海缆失效概率。     

海上风电机组技术最新动向

早在上世纪80至90年代,欧洲就开始了大范围的海上风能资源评估及相关技术研究。世界海上风电发展历程主要分为三个阶段:第一个阶段是从1990年到2000年,海上风电处于小规模研究和开发阶段;第二个阶段是从2000年至2008年,海上风电进入大规模商业化开发阶段;第三个阶段是2008年至今,全球风电产业掀起了新一轮的"下海"热潮。2009年世界海上风电新增装机容量达689MW,同比增幅超过100%;世界海上风电累计装机容量达2110MW,较2008年增长48.5%,占到全球风电总装机量的1.2%。此外,据欧洲风能协会预测,到2030年,海上风电装机量约占世界风电总装机量的比例将提高至40%。由此可见,海上风电已经进入新一轮的发展高潮。     

海上风电认证方兴未艾

<正>2010年6月,根据WWEA的统计,我国以新增装机容量和总装机容量跃居世界风电第一大国。当海外为我国取得的快速发展成就而惊喜,国人为发展过程中缺少核心技术而担忧的时候,欧盟已经更多地在讨论如何更好地开发海上风电。在新能源技术革命日新月异的今天,我们必须高度重视下一个重要的风电技术领域——海上风电。     

固化土加固海上风电桩基水平承载特性研究

为探究固化土加固对于海上风电大直径单桩基础水平承载特性的影响,以江苏如东H4#海上风电场工程为背景建立了固化土加固海上风电大直径单桩基础的有限元计算模型,研究了固化土加固前后单桩基础的水平承载特性,分析了固化土强度参数对单桩基础水平承载特性的影响。研究结果表明：利用固化土加固单桩基础可显著改善桩基的水平承载特性,桩基的水平承载力可提高147%;桩身位移对于固化土粘聚力的变化较敏感,内摩擦角的变化对于桩身位移的影响则较低。     

海上风电安装技术及装备发展现状分析

我国海上风能资源丰富,发展潜力巨大。文章总结分析了海上风电安装特点及存在问题;探讨了国内外现有风电安装船(或平台)类型、主要机具、关键结构及技术;并进一步提出了海上风电安装技术及设备发展趋势,为我国海上风电安装技术和装备发展提供借鉴和建议。     

海上风电直流换流站冷却系统技术研究

海上平台换流阀是海上直流输电工程的核心设备,冷却装置是其重要的辅助设备,对换流阀正常运行起着关键作用。本研究工作提出三循环冷却系统,即淡水循环冷却回路、隔离去离子水循环冷却回路和海水直排冷却回路,通过各种换热设备的优化组合,可提高过程的可靠性、紧凑性和适用性。研究了三循环系统耦合机制,并运用过程建模和计算,实现海上平台换流阀冷却系统优化。该工作为海上直流输电工程的运行提供理论和实践依据,促进我国海上风电工程的高速发展。     

海上风电环境影响评估及对策研究

本文通过对国内外已建、在建和拟建海上风电项目在建设和运行过程中出现的各类环境问题进行深入的分析、研究,提出了符合当地实际情况,经济、技术可行的监测、预防和治理措施。并以东台海上风电场项目的环境影响评估为例进行了实例的研究。     

海上风电机组预应力钢管混凝土格构式塔架动力特性分析

为避免风电结构发生共振,影响发电效率和结构安全,了解掌握风电机组支撑结构动力特性至关重要。预应力钢管混凝土格构式塔架是一种新型的风电机组支撑结构,在海上风电机组大型化过程中将扮演重要角色,本文采用有限元建模的方式对该塔架固有频率进行分析,分析在不同底部跟开、不同角柱直径和壁厚、不同斜杆壁厚下的固有频率的变化特征,并提出设计建议,以期对设计人员提供思路。     

海上风电机组紧固件防腐技术进展

随着我国对风力发电的大力支持,风电发展的重心已经由陆上项目逐步向海上项目倾斜,海上风电机组尤其是关键部位紧固件面临着高盐、高湿以及干湿交替的腐蚀环境,紧固件高可靠性的防腐技术发展迫在眉睫。介绍了目前海上风电机组紧固件地腐蚀机理,以及应用较为成熟的4种防腐技术,揭示了防腐涂层的防腐机理,最后,对激光熔覆技术与复层包覆技术在海上风电机组紧固件的应用进行了展望,以供本领域相关人员参考。     

应对海上风电通信安全隐患探讨

本文分析了海上风电带来的海上通信安全隐患,以及海上通信存在的问题,从建设海上通信补点基站、完善海上5G通信建设、完善通信预警系统建设、完善辖区通信设施配套、主动介入海上风电建设等方面提出应对措施,解决海上风电场潜在的安全风险,保障海上风电场周边的船舶航行安全,更好地助力绿色发展。     

海上风力发电机组支撑结构动力响应特性研究

支撑结构设计是大型海上风电机组设计的重要部分。文章分析了海上风电机组的各种环境载荷,并以3MW风力机组为例计算其所受环境载荷,包括作用在支撑结构顶端的由风机叶轮转动引起的水平轴向力、作用在塔筒上的风载荷以及作用在基础上的海流、海浪载荷,并采用非线性弹簧来模拟基础与海底土层之间的相互作用。在考虑风轮影响情况下,利用有限元法对支撑结构进行了模态分析。最后,分析了环境载荷作用下支撑结构的动态响应。计算结果表明,在对海上风力发电机组进行动态响应计算时,环境载荷之间的相互耦合作用不能忽略。     

牵索锚固式海上风机基础结构设计与分析

海上风电开发中随着水深增加,传统的固定式风机基础的劣势逐步显现,建造成本也显著增加。本文提出了一种适用水深范围广、结构简单、刚度可调的新型牵索锚固式海上风机基础结构。结合海上风电场设计实践和经验,归纳了牵索锚固式海上风机基础的设计重点。以3MW海上风力发电机组为例,分析不同牵索结构设计参数对基础结构的影响,通过计算发现,索缆根数、夹角对结构位移影响显著,而对应力影响微弱,索缆牵拉位置对结构应力位移影响都很显著。分析牵索锚固式风机基础结构在工作荷载和环境荷载耦合作用下的力学性能,计算结果显示,牵索锚固式海上风机基础结构不会发生强度破坏,但位移可能超过使用限制。     

海上风机基础防撞设计初探

从分析风机基础可能遭遇的船舶撞击的风险出发,提出了船舶撞击风机基础的概率计算方法。在此基础上提出通过防护成本和撞击损失的比较分析确定撞击标准的方法。进而提出了海上风机基础防撞设计的基本思路,并就风机基础防撞设计所涉及的船舶撞击力的计算方法和风机基础防撞设施的设计和使用进行了阐述。初步阐明了海上风机基础防撞标准的确定方法和海上风机基础防撞设计的思路,可供海上风机基础设计参考。     

海上风机吊装运输船及其吊装方式的研究概况

介绍了国内外海上风电的发展情况和前景,风电场建设对风机吊装运输船的需求;阐述了海上风机吊装运输船的分类及风机安装方式的发展变化。     

海上风电场风机桩基局部冲刷计算

建设海上风电场时,风机所处的海洋环境十分复杂,在风、浪、流等气象水文要素的影响下,风机桩基周围会出现冲刷坑,进而影响风机基础的稳定。因此,风机桩基的局部冲刷深度是工程设计的重要参数。采用埕岛油田海洋平台桩基局部冲刷现场观测资料,对国内常用的2个计算桩基局部冲刷深度的经验公式(韩海骞公式和王汝凯公式)进行验证,运用波流合成速度代替纯潮流速度。结果表明该海域波浪对泥沙的作用不可忽略。韩海骞公式重新计算的结果与实测值吻合良好。     

近海单桩风机在波浪地震联合作用下的动力特性分析

针对典型单桩海上风机结构,利用ANSYS建立有限元模型,并根据实际情况选取3种地震加速度激励和两个水深的波浪荷载,对结构进行地震单独作用动力分析以及地震与波浪联合作用下动力分析.对比分析结果表明:地震发生时,在水位较低、波浪较小的情况下,结构主要以地震作用引起的响应为主,波浪引起的响应相对较小;若地震发生的同时伴有极端恶劣海况,则结构响应较大;波浪对结构下部响应有较大的影响;由于地震加速度峰值与波浪力峰值之间存在相位差,所以两者联合作用时,结构的响应也会有减小的情况发生.由此可见,地震发生时波浪的存在将对结构动力响应造成不同程度的影响,在进行海上风机设计时,有必要考虑地震与波浪联合作用的情况.     

风机运输甲板驳结构强度评估

风机运输甲板驳是用于海上风机运输的海洋工程辅助船,近年来随着海上风力发电的兴起而迅速发展。本文采用全船有限元直接计算和 CCS规范计算2种方法对某风机运输甲板驳的结构强度进行评估,计算表明该船结构强度满足设计要求。本文的研究成果和结论对同类型风电安装船舶的结构设计具有参考意义。     

海上风机吊装船全船结构强度分析

以海上风机吊装作业船为对象,采用MSC.PATRAN软件建立全船结构有限元模型;通过该船的运输、安装等不同作业状况的分析,确定典型计算工况,并进行典型工况下的载荷分析和计算工作;对该船在典型工况下的应力进行计算和分析,得到了全船详细应力分布、变形情况。计算结果可以为海上风机吊装作业船的整体强度评估、船体结构优化提供有效依据,对该类型船的设计开发也具有指导意义。     

Experimental study of the state-of-the-art offshore system integrating a floating offshore wind turbine with a steel fish farming cage

An innovative offshore system integrating a floating offshore wind turbine with a steel fish farming cage (FOWT-SFFC) has recently been developed by the two leading authors for offshore wind and aquaculture industry. The purpose of this paper is to investigate the dynamic responses of FOWT-SFFC subjected to simultaneous wind and wave actions in the harsh South China Sea environment by a series of model tests. The tests are conducted at the Tsinghua Ocean Engineering Basin with Froude scale of 1:30. In this paper, the similarity law and setup of model tests are given first. Then a series of calibration tests and identification tests are carried out to validate the capacity of wind generator and wave maker, and to identify the vibration frequencies of tower, the stiffness of mooring system, natural periods and system damping, motion response amplitude operators (RAOs) of FOWT-SFFC, and thrust-speed performance of the turbine in wave basin. After that, seakeeping tests are implemented for random waves, followed by a sequence of load cases including normal operating and extreme conditions. Constant wind speeds and random wind speeds are respectively considered in load combinations. The experimental results affirm the excellent seakeeping and dynamic performance of FOWT-SFFC. Existence of metal fish nets increases the damping of foundation's 6 degree-of-freedoms motions. Generally, the influence of nets on the dynamic responses is insignificant in wind sea states.     

海上风机支撑结构的时域和频域疲劳对比研究

对海上风机支撑结构进行动力响应分析,求出结构危险节点的载荷谱和功率谱密度函数,结合疲劳损伤模型和Dirlik概率模型,分别在时域和频域内对支撑结构进行疲劳寿命分析.由于时域法计算疲劳寿命需进行应力循环计数,这一过程需处理的数据庞大,耗时长.频域法省去应力循环计数,代之以概率密度函数,可相对准确、快速地计算结构的疲劳寿命.分析结果表明,采用Dirlik概率模型的频域分析法能较准确地反映海上风机支撑结构在随机载荷作用下的疲劳损伤情况,计算结果误差在可接受范围内.