摘要：浮式风电缩比实验一般采用传统的推力系数相似理论进行模型设计。模型机组可再现原型机组平均推力,但功率性能偏低,且动态气动相似性难以保证。本文提出一种基于最优叶尖速比映射关系的新型动态气动相似理论,并以NREL5-MW为原型机组,分别设计了传统理论和新理论下的两款模型机组。与传统模型机组相比,新模型机组除了满足推力系数相似,功率系数也可通过增加某常数与原型机组近似。纵荡-纵摇组合运动下的计算结果表明:相同的叶尖速比变化下,新模型机组的动态推力、动态功率及其系数与原型机组的相似性明显优于传统模型机组。本工作适用于风洞实验研究,可在一定程度上解决水池实验中模型机组气动性能不够准确的问题。

摘要：“海油观澜号”是世界首例为周边油田群供电的深远海半潜式浮式风电平台,该平台设计面临南海恶劣海况条件、发电平均度电成本过高、海上风电与油气田融合开发输电稳定性等一系列新技术、新领域的挑战。针对这些问题与挑战,提出“海油观澜号”总体设计思路,相关关键技术包括:三角形四立柱抗台型浮式基础船型开发、浮式风电系统高效准耦合分析设计方法、结构疲劳高效分析方法、简易系泊系统设计、浮式风电接入海上油田孤岛微电网调控等。基于上述技术,研发了世界首例适用于恶劣海况的新型小水线面三角形四立柱半潜式浮式风电平台,实现了浮式风电与海上油田的融合开发。该平台的建造完成并投入使用,标志着中国深远海浮式风电开发迈出关键一步,为同类深远海浮式风电平台的开发及与其他产业的融合发展提供了借鉴。

摘要：浮式风电机组由于基础采用浮动式结构,相比固定式基础由于运动自由度增加,运行倾角增大,对于机械流体系统的影响较大,因此需要结合浮式机组的运动指标,对机械流体系统进行优化设计。根据浮式风电机组的运行指标、运行环境温度等,初步提出浮式风电机组机械流体系统中冷却系统、润滑系统和液压系统的优化路线,为浮式风电机组的设计和优化奠定一定基础。

摘要：漂浮式风电平台在波浪中的摇晃运动会导致塔架根部产生很大的弯矩,极大地威胁平台结构安全。同时流体的附连水质量效应对平台塔架结构的动响应有着较为显著的影响,因此充分考虑这种流固耦合效应有利于更加准确地评估平台塔架的结构动响应。采用三维频域线性水弹性方法计算塔架在流体作用下的结构共振频率特征以及各阶模态振动的主坐标响应特性,然后通过弹性模态叠加法获得塔架的弯矩载荷。并结合概率学手段,预报了短期极限海况下塔架弯曲载荷响应,为新一代漂浮式风电平台结构安全性评估和方案设计提供了技术支撑。

摘要：为实现10 MW级深水浮式风电平台在高海况环境条下的安全运行,选择多点系泊系统方案,采用时域全耦合动态分析方法,构建10 MW级浮式风电系统一体化分析模型,针对不同风浪流环境条件进行平台运动响应及发电能力评估,建立以限制风电平台运动幅值和系泊缆最大拉力为变量的约束函数,以风电主机最佳发电效能为优化目标函数,计算平台运动响应的变化趋势与风电主机的发电效能,提出优化方程,优化结果分析显示,系泊缆索的数量及预张紧力等参数会显著影响风电主机的发电效率与平台安全性,经过优化后的8点系泊系统可提升浮式风电系统的发电效能与抗风浪能力。

摘要：与传统海洋工程浮式平台相比,漂浮式风电可能作业的水深下限更小,在中国已有水深为30 m的漂浮风电应用案例。在浅水漂浮风电系统设计时,其系泊系统会遇到显著的安全性和经济性挑战,比如悬链线系泊系统需要巨大的系泊半径,而张紧式系泊会承受极大的动态载荷,2种系泊方式都会大幅增加系泊成本,严重阻碍浅水漂浮风电的商业化发展。文章提出了一种“低张力混合系泊”,通过在系泊索上间隔布置浮筒与重块,从而形成一个具备波频动载荷缓冲特性的柔性系泊系统,使其具有合理的的水平刚度,避免系泊系统固有频率接近波频,大幅降低系泊索的动态载荷,进而降低系泊成本。需要指出的是,文章所提出的“低张力混合系泊”系统也可适用于其他海上浮式结构物,尤其在浅水条件下。

摘要：动态海缆是浮式风电开发中的重要装备,担负着传输电力与信号的任务,动态海缆与静态海缆运行环境差别很大,其结构形式具有明显的差异。根据动态海缆抗环境载荷的能力要求以及海缆安全输电的需要,基于现有静态海缆结构对动态海缆的导体、绝缘、护套、铠装进行功能分析与结构设计。为应对动态海缆所负拉弯与扭转载荷,提出湿式绝缘结构与偶数层铠装设计,并且不同于静态海缆由聚丙烯(PP)构成的内外衬层,动态海缆采用内外护套结构形式,为浮式风电用动态海缆的设计提供一定的参考。

摘要：对浮式风电制氢装置工程化进行了研究,并基于8~10 MW的浮式风电平台,设计了3 MW独立式风电制氢装置,制定了利用风机发电提供的能源,提取海水进行纯化和电解水制氢的技术路线,提出了关键设备的技术要求,并进行了系统的布置及初步的安全性和经济性分析。结果表明,由于经济性差,海工应用还不成熟,目前海上浮式制氢的工程化还需要一个过程,进行工程试验是大规模工程化的前提。

摘要：随着海上风电技术的快速发展,海上风电逐渐由浅海走向深海,海上风电基础结构型式将逐渐由固定式发展到漂浮式。在浮式风电结构的模型实验中,风机载荷的模拟是保证实验效果的重要因素。针对浮式风电结构模型实验中风机载荷的模拟问题,提出了一种新型的基于气流喷射、利用气流反作用力模拟风机载荷的实验方法并进行了初步验证。通过标定得到气流控制信号与反作用力的关系,将数值模拟得到的原型风机载荷时程转换为相应的控制信号,同时针对实验装置对气流变化的响应特性,对控制信号进行频域和时域修正,驱动气流喷射以模拟风机作用力和力矩。经过实验验证,载荷模拟装置产生的载荷在时域和频域上都能与模型实验所需风机载荷保持较好的一致性,证明该方法可行。

摘要：浮式风电用动态海缆特殊的结构设计使之制造过程不同于传统的静态海缆。从导体阻水工艺、成缆-铠装工艺、动态海缆与静态海缆连接方面介绍了浮式风电用动态海缆制造过程的关键技术。通过生产管理系统(MES),在线控制动态海缆的成缆-铠装过程中的张力和缠绕角度,以保证各个单元受力均匀,减小残余应力,并消除扭矩造成的缆体的扭转屈曲现象。同时,建立成缆-铠装过程的弯曲力学模型,研究制造过程中的力学行为,为铠装、倒缆等过程的工艺参数选取及路径设计提供理论依据。