海上浮式风电平台系统研究-.pptx

海上浮式风电平台设计中的技术问题探讨1

一、概述二、浮式风电平台的特点三、浮式风电平台设计要点四、设计实例介绍五、总结2

一、概述3

概述发展海上浮式风电的必要性风资源丰富，风湍流强度和海面粗糙度更小近海资源有限，深海资源充足风能资源用海资源由固定式到漂浮式由浅到深由陆向海远离海岸，减少污染环保深海区域浮式基础较固定式基础经济性高为远海孤岛开发提供能源保障经济性岛屿开发4

概述?我国现有的海上风机主要采用固定式基础安装在浅海区域（小于30m水深）。随着水深增加导致固定式风力机建造安装费用急剧增加。?水深大于50-60米以后，浮式风机系统建造成本将大幅降低，因此，水深大于50米的海域一般采用浮式基础作为风机的支撑平台。三角式基础导管架基础桁架式基础单桩基础重力基础浮式基础浅海技术过渡海域技术深海技术020306080100120140160水深(m)不同水深和基础结构形式的成本曲线5

概述2018年欧洲各国在建海上风电场平均水深及离岸距离6

概述有史以来制造的第一台最大的风电机组叶片（12MW风机），由GE拥有的LMWindPower生产的107米长的LM107.0P型号离开位于法国瑟堡的OEM工厂7

概述截至2019年3月底，中国海上风电已投运3.69GW，在建10GW，核准未开建41.38GW；已投运海上风电容量有75%（2.77GW）在江苏省，核准未开建海上风电容量有70%（29GW）在广东省。可以预期未来的海上风场将会离岸越来越远，单机功率越来越大，并出现越来越多的浮式风机。中国海上风电投运、在建与核准未开建容量（GW）8

二、浮式风电平台的特点9

浮式风电平台特点一般浮式结构物?船舶?半潜式平台?导管架?GBS平台?张力腿平台?渔业网箱平台?各种特殊平台10

浮式风电平台特点11

浮式风电平台特点?半潜式：3~4立柱，体积较大，吃水较浅，成本较低，设计灵活?TLP式：水深适应性强刚度大，稳性和耐波性好，但技术难度大，成本高?Spar式：单立柱，结构简单，水线面积及面积矩较小，需要降低整体重心保证静稳性，吃水较深，成本较高。?Barge式：与船舶工作原理类似，形式简单，设计灵活，成本较低，耐波性差12

浮式风电平台特点示范样机HYWINDSCOTLAND6.0MWHYWINDDEMO2.3MWDIMENSIONMass5300tonnes100m11200tonnes78mDraughtHubheightWaterdepth65m98m220m105mSubstructureDiameter8.3m85m14.4m154mRotordiameterDragembeddedanchorAnchorSuctionanchorChainMooringWire/chain13

浮式风电平台特点示范样机WINDFLOATDIMENSIONFoundationDEMO6MW3columnSemi-submersibleDisplacement5500tonnesWaterdepthHubheight40-50m78mDistancefromtheshore5km14

浮式风电平台特点主要特点结构特殊：?风载荷大，风倾力矩大?重心高?经济性要求高由此导致稳定性差抗台风要求：?台风：十分钟平均风速可超过每秒50米?波浪：有义波高可大于10米15

浮式风电平台特点性能要求高：?浮力（排水量）：足以支撑自身及上层建筑?静稳性：在巨大风倾力矩作用下仍能保持小倾角?耐波性：在极限风浪流环境条件下保证较小运动幅度（包括加速度）?结构安全性：在极限海况条件下保证结构强度满足安全性求力学问题复杂：?风机空气动力学?平台水动力学?系泊动力学?全系统耦合运动16

三、浮式风电平台设计要点17

浮式风电平台设计要点浮式风电平台设计要点：?浮力、静稳性?耐波性?系泊系统?结构安全性?经济性?模型试验验证18

浮式风电平台设计要点?浮力、静稳性浮力等于排水量，由结构总重量决定。静稳性由静水刚度决定（重心、浮心相对位置，水线面积、面积矩）提高静稳性的方法：1.降低重心相对浮心的位置（如在平台底部加配重）2.增加水线面积和面积矩（增加立柱直径及立柱到平台中心的距离）19

浮式风电平台设计要点?耐波性（即波浪中平台的运动响应）?（?）???=???（????+?）+（??）由波浪激励力F、质量M（包括附加质量）、刚度K及阻尼C等综合因素决定。20

浮式风电平台设计要点减小运动响应的方法：1.减小波浪激励力减小迎浪面积、增大迎浪面所在水下深度。2.合理设计平台静水刚度和质量（包括附加质量）。使平台运动自然周期