Spar型浮式風機基礎系泊系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全球能源結構變化及化石能源的日益枯竭,近年來風能作為一種新型的可再生綠色能源逐漸走進人們的生活,風能的開發(fā)利用成為世界各國能源政策的重要方針。風力發(fā)電作為風能利用的一種有效地開發(fā)形式被各國學者予以研究,世界風電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。但近年來隨著國內(nèi)外陸上及近海風電場的建設使用,它們所帶來環(huán)境影響和開發(fā)效益低等問題也逐漸被暴露。人們在尋找解決問題辦法時,隨著海洋工程技術的快速發(fā)展,開始把海上風電場選址逐漸移向了深海。因傳統(tǒng)的固定式風機基礎的造

2、價會隨著水深的加深快速增加,很難得到大規(guī)模發(fā)展,近年來深海浮式風電的開發(fā)利用成為人們研究的熱點。
　　目前對于深海風電開發(fā),能否在盡可能低成本的情況下設計研究出合適的基礎結構及其配套的系泊系統(tǒng)是關系到浮式風電產(chǎn)業(yè)夠否大規(guī)模發(fā)展的重大問題之一。國內(nèi)外學者對此已經(jīng)做了大量研究,但研究的重點多注重于基礎的概念設計和結構的運動響應分析,對于浮式風電系泊系統(tǒng)的研究相對較少。而系泊系統(tǒng)作為浮式風電結構的重要組成部分,其投入成本在海上浮式風電的

3、成本中占據(jù)著較大比例。因此在進行浮式風電結構設計時,系泊系統(tǒng)的設計占據(jù)著重要因素,對系泊系統(tǒng)性能進行研究具有現(xiàn)實的工程意義。
　　本文以一座100米水深的3.6MW Spar型浮式風電基礎為研究對象。從減小結構運動和系纜張力沖擊為出發(fā)點,對該結構及其系泊系統(tǒng)的性能進行了詳細研究,主要工作有:
　　1.建立了基礎結構的三維水動力模型,利用三維勢流理論在頻域范圍內(nèi)計算了結構的水動力特性和運動性能,得到了結構的附加質(zhì)量、附加阻尼、

4、一階波浪激勵力以及運動響應傳遞函數(shù)。
　　2.研究了浮式風機張緊式和懸鏈線式兩種不同型式的系泊系統(tǒng),并在時域范圍內(nèi)對其進行了分析。以減少結構運動響應和系纜張力沖擊為出發(fā)點,對比了兩種系泊方式的優(yōu)劣。研究表明對于海上浮式風電,張緊式系泊系統(tǒng)比懸鏈線系統(tǒng)有著更好的系泊性能。
　　3.采用時域分析的方法對浮式風機張緊式系泊系統(tǒng)進行了耦合響應分析,針對張緊式系泊系統(tǒng)的特點,以減小結構運動響應和系纜張力沖擊為出發(fā)點,對比分析了不同系泊