摘要：海上风能资源远超陆地,而我国海域随着离岸距离增加,大陆架水深增加幅度减缓,针对此特点,如何优化设计适应我国海域水深条件的系泊系统是目前发展浮式风机遇到的重大难题之一。本文以5MW-OC4半潜式浮式风机作为研究对象,浮式风机采用悬链线式系泊方式,使用SESAM软件在渤海某海域40 m水深下对浮式风机进行频域和时域计算。系泊配件在单独和组合使用时分别进行参数敏感性分析,再将浮筒和配重块组合使用对系泊系统进行优化。研究结果表明:浅水条件下,系泊配件组合使用和单独使用时改变相同系泊参数对浮式风机整体响应影响规律相同,但组合使用时改变系泊参数对系泊系统性能优化的效果要更明显,组合使用时更改配重块位置参数时均值的优化差值能达到15.7%,而纵荡、纵摇以及张力响应的优化差值基本都在10%以内,因此选择合理的配件组合方式可以显著改变浮式系统的整体特性并影响系统的安全性和成本。

摘要：本文定量研究浮式风机系统风载荷与浮式基础运动间的相互影响。建立了浮式风力机系统一体化耦合动力学分析模型,对比分析了风载荷对系缆力、浮式基础运动、机舱加速度的影响及浮式基础运动对叶片相对流速、叶片推力和发电功率的影响。结果表明,风载荷显著影响浮式基础纵荡/纵摇平均值,对其标准差影响较小;风载荷对系缆力的平均值和标准差都有一定影响,而机舱加速度受风载荷的影响并不大;浮式基础运动对叶片相对风速的标准差有显著影响,离轮毂越远位置的相对风速受基础运动影响越大,这导致浮式风机叶片推力和发电功率有很大波动。为保证平稳发电,对浮式风机控制设计时,需考虑浮式基础运动的影响。

摘要：介绍浮式风机在深远海风能资源开发中的优势及国内外研发现状,简述波浪能发电的原理并综述在浮式风机上集成波浪能转换器的最新研究进展,归纳海水制氢的几种途经并梳理海上风电联合海水制氢相关概念设计及发展潜力,分析浮式风机整合海洋养殖笼的水动力特点并例举海上风电联合海洋养殖的试点项目,为基于浮式风机的海洋清洁能源融合发展提供参考。

摘要：由于水深较浅,水下地形和环境复杂,浅水海域浮式风机系泊系统的设计具有较大难度。以X1 Wind公司设计的X30浮式风机结构为母型,针对悬链线式、半张紧式和张紧式系泊方式,设计了8套不同的系泊方案,开展浅海区域浮式风机多点式系泊系统特性研究。通过水池模型试验修正数值模型,通过计算获得各系泊方案的定位特性,为浅海区域浮式风机系泊系统设计提供参考。

摘要：浮式风机在离岸工作时,通常需要运维船靠泊风机基础进行定期维护保养等作业。为了避免运维船作业时与浮式风机的锚链碰撞造成事故,浮式风机基础的系泊系统应当采用非对称设计,为运维船靠泊留出足够的操作空间。为了解决非对称系泊系统在不同环境力方向定位能力相差较大的问题,提出浮式风机非对称式系泊系统设计方法,将非对称系泊系统设计转化为一个多目标优化问题,结合非占优排序遗传算法(NSGA-II)优化系泊系统参数,保证风机基础全环境力方向上系泊定位安全性。

摘要：针对我国东南部海域中等水深(以60 m水深为例)及环境载荷特点,本文基于某10 MW海上风机,提出了一种小水线面、浅吃水、可自浮整体拖航运输安装的张力腿浮式风机基础结构。通过基础结构主要参数的优化设计及对其在工作海况和极端海况下的结构动力响应进行研究,验证其适宜性。研究结果表明,水深较浅会导致系泊系统较短,基础纵荡自振频率接近常见波浪频率范围,可能产生较大的共振响应,在不改变结构质量的情况下,可通过增大下部边立柱及浮筒的高度、减小其宽度以增大结构纵荡附加质量;当预张力较大时,纵荡自振频率较大,可能与一阶波浪载荷发生共振;应合理设置浮式风机基础质量,当基础质量较小时,可能引起较大的结构动力响应。

摘要：参照三浮筒式OC4半潜式风机基础,设计了四浮筒式浮式风机基础。建立三浮筒式OC4半潜式风机基础与四浮筒式浮式风机基础水动力模型,利用AQWA软件分析四浮筒式浮式风机基础相关水动力参数,并将四浮筒式浮式风机基础与三浮筒式OC4半潜式风机基础进行不同工况下的时域分析对比,探究两者间性能差异。结果表明,四浮筒式浮式风机基础具有良好的水动力性能,相较于三浮筒式OC4半潜式风机基础,其在纵荡、横荡、纵摇、艏摇4个自由度方向上的运动响应以及缆绳张力方面存在优势。

摘要：漂浮式风机顶部叶片水平平均气动载荷和叶片旋转运动诱发的高频载荷与塔筒结构和锚泊系统相互耦合,构成复杂的非线性系统。系统的耦合动力特性分析是方案总体设计的关键。在水池中开展不同浪向和海况条件下的试验。试验结果表明,在该系统模型的纵摇和横摇间存在显著的低频耦合;1倍和3倍叶片旋转频率分别与波浪频率和塔筒一阶频率接近,极易引起大幅谐振,而2倍频的影响较小。

摘要：考虑系泊缆索拉伸-弯曲-扭转响应下的非线性变形,建立局部坐标系下系泊缆索的动力学微分方程,通过四元参数法进行坐标系的转换,并使用“盒子法”和Newton-Raphson方法将方程简化为数值方程,建立系泊缆索数值分析模块。考虑风、浪载荷,将风机和浮式基础视为刚体,建立风机-浮式基础的刚体动力学方程。通过铰接点和坐标变换,开发了风机-浮式基础-系泊系统的动力响应计算程序。针对OC4-DeepCwind浮式风机,分析额定工况下浮式风机的动力响应,并与准静态的悬链线方法进行对比。结果表明,系泊系统的张力发散,影响浮式基础纵荡运动的均值。对系泊缆索进行敏感性分析表明,气动载荷影响缆索张力的均值,波浪参数影响缆索张力的离散性,缆索浮力对张力的均值和幅值都有影响,环境参数的改变将影响缆索截面应力的分布。采用动态分析方法时,考虑缆索受到的浮力会对系泊缆索的疲劳寿命计算产生影响。

摘要：在恶劣的海洋环境下,浮式风机展现出复杂的动力特性。因此,对海上浮式风机的动力响应进行研究非常重要。本文基于有限元法与若丹速度变分原理,建立了浮式风机的刚-柔耦合动力学模型,依此编写了相应的数值计算程序并验证了程序的正确性。以安装在OC4半潜型浮式基础上的NREL-5MW水平轴风机为例,通过对比分析,研究了浮式基础的运动对风机动力特性的影响。结果表明,基础运动通过改变风机在风场中的位置与姿态对气动载荷与叶片变形产生影响。本文研究成果可以为海上浮式风机叶片设计提供一些合理建议。