不同风电运维船登乘作业窗口期的计算及分析

小型单体和双体风电运维船通常采用船首顶靠风机基础的方式进行登乘作业,而大型专业运维船一般通过补偿步桥进行登乘。不同登乘作业方式的窗口期均与运维船的耐波性能密切相关。基于船舶耐波性理论,对不同类型风电运维船在典型海域登乘作业的全年及各月份耐波性窗口期进行了计算分析。结果显示大型专业运维船登乘作业窗口期最长,小型双体运维船次之。该研究可为风电运维船登乘作业窗口期分析和风电场运维方案制定提供一定的参考。     

远海风电场运维用补偿式栈桥产品现状分析

据全球风能理事会预计,未来5年（2022—2026）全球风电装机容量将新增557 GW,其中海上风电装机容量预计将新增90GW。随着海上风电安装规模日益加大以及深远海的发展规划已然大幅开展,相应中高海况下远海风电场的安全高效运维已成难点,而用于风电运维船的补偿式栈桥装置（Gangway）已成其亟需的主要甲板装备。主要从国内外补偿式栈桥装置的发展历程、发展现状及未来产业应用的角度,阐述补偿式栈桥装置的发展情况及未来前景。     

风电运维母船智能系统的研究与应用

针对海上风电运维作业特点，搭建风电运维母船（SOV）智能系统，采用数字孪生技术实现船舶核心动力设备和电力系统的建模仿真，保障船舶安全高效航行。该系统通过感知传感器采集数据，结合大数据技术及云计算技术对数据进行整合和处理，从而进行智能决策和分析，并以星链技术进行信息交互，最终实现运维路线、仓储配置和步桥登乘的优化。     

风电运维船发展现状及其典型船型水动力性能优化

对国内外风电运维船的发展现状进行调研。在此基础上,聚焦风电运维船的船型开发,结合风电运维船特定的作业环境和工作要求,设计3种典型船型,分别对其阻力和耐波性能开展数值仿真研究。结合工程应用实际对这3种船型中的某种船型开展线型优化设计,并通过水池模型试验验证优化效果的可信度,为风电运维船的总体性能设计和优化提供技术支撑。     

海上三体风电运维船阻力和运动性能综合研究

结合海上风电运维船的使用要求和三体船型特点,确定小型高速三体风电运维船船型,并寻求特定海况下阻力性能和运动性能优异的侧体布局方案。基于CFD计算静水阻力和规则波中迎浪增阻与运动响应,并预报不规则波中运动有义值和阻力值。通过比较表明,主、侧体艉部对齐时三体运维船的综合性能最优。从而为海上三体风电运维船的设计和性能预报提供参考。     

三体两栖潮间带风电运维船的概念设计

针对三体船性能特点、我国海上潮间带风电场涨潮有水和退潮无水的特殊情况以及目前尚无出入潮间带风电场专用设备的现状,为保证海上潮间带风电场风电机组正常运行和维护工作的实施,进行三体两栖运维船方案构思和两栖船的水陆驱动方式确定。运用CFD软件建立三维数值水池,考虑不同侧体布局的船型方案,通过对快速性能和耐波性能进行仿真计算,最终确定性能较优的船型。研究结果对三体风电维护船的船型设计和风电运营效率提高有较大的现实意义。     

三体两栖潮间带风电运维船的概念设计

针对三体船性能特点和我国海上潮间带风电场涨潮有水、退潮无水的特殊情况,以及目前尚无出入潮间带风电场专用设备的现状,为了保证海上潮间带风电场风电机组正常运行和维护工作的实施,进行三体两栖运维船方案构思和两栖船的水陆驱动方式的确定。运用CFD软件建立三维数值水池,考虑不同侧体布局的船型方案,通过对快速性能和耐波性能的仿真计算,最终确定性能较优的船型。对三体风电维护船的船型设计和风电运营效率的提高有较大的现实意义。     

M型风电运维船船型设计与波浪增阻和耐波性能研究

本文基于三体风电运维船船型,结合M型船的特征要素设计改造出M型风电运维船。利用数值仿真技术模拟出M型风电运维船波浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡情况,将数值仿真计算结果与原三体船的试验数据进行比较,以此探索不同M型船船型对船舶波浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡情况的影响。最终确定了耐波性能较优的船型方案,从而为M型风电运维船船型设计提供了一定的参考和借鉴。     

M型风电运维船船型设计与波浪增阻及耐波性能

基于三体风电运维船船型,结合M型船的特征要素设计改造出M型风电运维船。利用数值仿真技术模拟出M型风电运维船波浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡情况,将数值仿真计算结果与原三体船的试验数据进行比较,以此探索不同M型船船型对船舶波浪航行时的波浪增阻与纵摇、垂荡情况的影响。最终确定了耐波性能较优的船型方案,从而为M型风电运维船的船型设计提供了一定的参考与借鉴。     

基于CFD的风电双体运维船片体间距优化研究

通过某双体船船模试验和CFD仿真数值的对比,验证了CFD仿真方法的可靠性,并利用此方法来研究双体船片体不同间距对阻力的影响,从而得到较为合适的片体间距,为以后海上风电运维船的双体船船型设计提供一些参考。     

海上风电技术特性对比分析

从海上风能开发利用的技术包括所涉及风电场建设(机组排列、安装及运输、运行监控等)、风电机组设计、并网(海上高压系统、海底电缆、岸上接入设施等)等方面,对比分析海上风电与陆上风电的技术差异,结果表明海上风电在基础安装、运营维护等方面较陆上风电要求更高、难度更大。为进一步发展海上风电提供了参考。     

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。     

海洋风电场风机基础的设计分析

在阐述海上风机基础的种类和特性的基础上,介绍风机基础的设计要点,包括设计流程,设计的外部环境分析以及风机基础的选型等,分析各个设计阶段的要求及注意事项。     

海上风电单桩稳桩平台的结构设计与安全性评估

根据海上风机基础的打桩作业要求,设计一种单桩稳桩平台,并利用ANSYS APDL软件对单桩稳桩平台在打桩作业工况、遭遇台风工况等极端典型工况的结构强度、整体稳定性和单桩稳定性进行校核。结果表明,设计的稳桩平台可满足海上复杂环境下单桩基础的定位、导向和沉桩等技术要求,为海上风电单桩稳桩平台的结构设计和安全性评估提供参考。     

基于非均匀连续时间马尔可夫原理的海上浮式风机齿轮箱最优维修策略研究（英文）

Gearbox in offshore wind turbines is a component with the highest failure rates during operation. Analysis of gearbox repair policy that includes economic considerations is important for the effective operation of offshore wind farms. From their initial perfect working states, gearboxes degrade with time, which leads to decreased working efficiency. Thus, offshore wind turbine gearboxes can be considered to be multi-state systems with the various levels of productivity for different working states. To efficiently compute the time-dependent distribution of this multi-state system and analyze its reliability, application of the nonhomogeneous continuous-time Markov process(NHCTMP) is appropriate for this type of object. To determine the relationship between operation time and maintenance cost, many factors must be taken into account, including maintenance processes and vessel requirements. Finally, an optimal repair policy can be formulated based on this relationship.     

Bottom effects on the tower base shear forces and bending moments of a shallow water offshore wind turbine

In this paper the tower base shear forces and bending moments of a shallow water offshore wind turbine have been rigorously calculated by using a nonlinear simulation method taking into account the bottom effects. It has been found that nonlinearly simulated realistic waves with bottom effects should be used as inputs in the stochastic time domain simulation in order to design an un-conservative support structure for the offshore wind turbine. In order to further improve the simulation efficiency, a transformed linear simulation method has been utilized in this paper for generating equivalent waves as those obtained from the nonlinear simulation method. The accuracy and efficiency of the transformed linear simulation method have been convincingly substantiated through the subsequent calculation examples in this article.     

半潜浮式风机的动力响应分析

OC4半潜浮式风机综合性能较好，但其浮式基础结构质量和结构复杂性使其建造成本高昂，而WindFloat半潜浮式风机浮式基础具有结构简单、建造成本低和减摇效果好等优点，但是适应水深较小且只适合特定海域。结合OC4和WindFloat半潜浮式风机浮式基础的结构特点，针对200 m水深环境设计OC4-WindFloat半潜浮式风机基础。基于叶素理论、莫里森公式和势流理论，通过有限元软件对OC4-WindFloat半潜浮式风机的固有周期及风浪联合作用下的动态响应进行耦合分析，并与OC4半潜浮式风机结果进行对比研究。结果显示，OC4-WindFloat半潜浮式风机固有周期及动态响应均满足相关规定，且具有比OC4更低的建造成本，相比WindFloat可适用更深的海域。研究结果对于浮式基础型式研究有一定的指导意义。     

基于变频控制的自升式风电平台机舱通风系统设计与研究

机舱通风系统是自升式风电平台重要的动力辅助系统。本文研究了具有自升式风电平台特色的机舱通风系统,对机械进风自然排风与机械进排风两种通风方式进行分析比较,并提出了先进的变频控制机舱通风系统设计理念。通过正在建造中的项目实例,详细介绍了基于变频控制的机舱通风系统的核心设计思路,展现了该系统智能、节能和安全可靠等诸多优势,对今后自升式风电平台机舱通风系统设计具有重要的指导意义。     

半潜型浮式风机运动特征及系泊系统的研究

近年来海上浮式风机的研究备受关注,安全可靠的系泊系统将保证风机在风、浪、流等复杂环境荷载作用下稳定运行,准确合理地描述风机运动将为评估风机发电效率提供支持。以半潜型浮式风机的系泊系统为研究对象,基于经典悬链线理论,采用准静态分析法提出一套系泊系统的设计方法。通过坐标变换,得到风轮真实的俯仰运动用于计算风机的动力效应及评定其发电效率。采用动力法分析了系泊系统锚链的导缆孔位置、预张力大小、锚链间夹角等参数对风机系统发电效率、浮式平台运动性能和系泊锚链张力的影响,得到了浮式平台迎风面俯仰倾角、水平偏移及锚链张力随参数的变化规律,为半潜型浮式风机系泊系统的设计提供了参考。     

1000t海上风电安装平台设计及稳性研究

以1 000 t海上风电安装平台为研究对象,从平台总体布置、关键技术参数和主要性能等方面对平台的设计特点进行介绍,并对平台稳性性能进行研究。结果表明,该平台具有较好的稳性性能,尤其是破舱稳性具有较大的安全裕量,总体布置合理。在此基础上,从稳性性能方面对平台设计提出建议,研究结论对海上风电安装平台的设计及优化具有一定的指导意义。