海上风电浮式基础群的系泊分析研究

发布时间：2020-06-21 18:44

【摘要】：随着工业化的不断发展,能源短缺的现象日益加剧,污染日益严重,能源价格持续攀升,而风能作为一种可再生的、无污染的清洁能源,很早以前就被人类利用起来。近年来风电进入快速发展时期,全球风电装机容量已超过1亿千瓦。尤其是海上风电,以其风速大且稳定而备受推崇。海洋发电的主要风能资源分布在离海岸线5~50km的海域,而该海域水深一般在20m以上。与陆上风电不同,海上风电的发展需要解决海上风电基础的问题。部分海上风机,需要采用浮式基础安装风力发电机。因此,研究海上风电浮式基础结构的动力特性具有重要意义。为了解决现有浮式基础安装难度高成本大的问题,本文对一种海上漂浮式小功率风力发电机组的浮式基础单元及其组合-浮式基础群进行锚泊系统的设计与分析,利用AQWA软件,首先针对该风机工作海域正常作业工况的环境条件,分析了单个风力发电浮式基础单元的动力响应。然后研究了水动力相互作用对多浮体结构水动力性能的影响。接着对由三个浮式基础单元组成的风力发电浮式基础群分别采用面元法和莫里森杆单元法进行建模计算,浮式基础群与锚链之间采用动态耦合方法。结果表明,对于本文所分析的小尺度浮式基础群,在生存海况下,纵荡、垂荡、纵摇运动乃至锚链的张力贡献方面主要是波频响应为主,只有少量低频响应。锚链张力根据API规范进行校核,得出该浮式基础群的系泊系统是符合规范要求的。最后对比了不同柔性连接器刚度对浮式基础群运动响应幅值的影响,发现柔性连接器刚度越大也越趋近于一个整体。本文的研究结果对海上小尺度多浮体结构工程的开发与实施具有一定的参考借鉴意义。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM614;TU476
【图文】：

风电发展,浮式

图 1- 1上述制约海上风电发展的问题，陈超核[6]提出了一种海上漂浮浮式基础单元及其组合-浮式基础群，该浮式基础单元采用垂浮式基础的小型化，可以有效避免风机上的风速波动所引起的元安装成本较大功率风机浮式基础低得多，具有小巧灵活的特群的方式，能有灵活的功率组合，满足不同的用电需求，有广究对象即该专利中的浮式基础群，参考该浮式基础群的结构参型，并进行了分析计算。发展风电场常设在近海浅水区域，多采用固定式基础，直接通过桩机组固定在 20 米左右深的海底，这种基础形式受到水深的严上不够实用，技术上也达不到要求，一般在海平面以下 50 米范围内近海适合固定式基础的水深和海底条件还是非常广阔的

风电产业,欧美发达国家,风力发电,风电场

图 1- 2 风力发电逐渐向海上发展对于海上风电产业来说，欧美发达国家已经相当成熟。至 2009 年底，欧洲水、并网的风力发电机达到 828 台，遍布 9 个欧洲国家的 38 个风电场，总计安 2056MW，如表 1-1 所示[7]。表 1- 1 至 2009 年底欧洲各国海上风机安装情况国家风电机容量风电场数量/台 /MW 数量/个英国 287 882.80 12丹麦 305 639.15 9瑞典 75 163.65 5荷兰 130 246.80 4德国 9 42.00 4比利时 6 30.00 1

【参考文献】