漂浮式海上风力发电机组独立变桨距控制技术研究 被引量：15

1

作者 鲁效平 李伟 林勇刚 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期600-608,共9页

主要研究了漂浮式海上风力发电机组的独立变桨距控制技术。首先概述了当前海上风电的发展情况,重点介绍漂浮式海上风力发电机组,分析了漂浮式平台的流体动力学和运动学特征,建立了平台的模型方程。借鉴陆上风力发电机组独立变桨距控制... 主要研究了漂浮式海上风力发电机组的独立变桨距控制技术。首先概述了当前海上风电的发展情况,重点介绍漂浮式海上风力发电机组,分析了漂浮式平台的流体动力学和运动学特征,建立了平台的模型方程。借鉴陆上风力发电机组独立变桨距控制器的控制策略,将平台的纵摇、艏摇和发电机的输出功率作为变桨距控制器的控制目标,针对风力发电机的非线性设计了专家PID控制器,利用d-q坐标变换技术将控制量分配到3个桨叶。为了验证控制器的可行性,在国外成熟的风力发电机非线性模型FAST上进行仿真试验,将结果与不对平台运动进行控制时和采用统一变桨距控制器时的结果进行对比,对比结果表明独立变桨距技术能有效减小平台的纵摇运动,并且对输出功率的影响较小。 展开更多

关键词 海上风力发电机 漂浮式平台 独立变桨距控制 流体力学模型 专家PID 纵摇角度控制

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漂浮式海上风力机三维尾流模型研究

2

作者 张萍 李成诚 +3 位作者 韩烨 解鹏飞 檀宇航 刘鑫 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期612-617,共6页

针对漂浮式海上风电机组接地系统所处的深海环境及特殊的系泊系统,综合考虑纵荡运动对入流风速和尾流区域膨胀的影响,基于二维BP工程尾流模型,提出一种三维尾流模型(3Dksg_BP),将该模型用于全尾流区域横向和垂向风速剖面的预测。预测结... 针对漂浮式海上风电机组接地系统所处的深海环境及特殊的系泊系统,综合考虑纵荡运动对入流风速和尾流区域膨胀的影响,基于二维BP工程尾流模型,提出一种三维尾流模型(3Dksg_BP),将该模型用于全尾流区域横向和垂向风速剖面的预测。预测结果与风洞实验数据对比发现,下游1.7D、2.3D、5.0D和10.0D(D为风轮直径)等位置的预测精度均不低于97.6%。基于3Dksg_BP,研究不同频率和振幅下的纵荡运动对尾流造成的影响,结果表明:纵荡运动对尾迹的影响随频率和振幅的增大而增大,且随着下游距离的增加,纵荡运动对尾迹的影响逐渐减小。 展开更多

关键词 风力机 海上风电 尾流 尾流模型 漂浮式风力机 平台运动

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半潜式海上漂浮式风力机气-水动全耦合分析 被引量：1

3

作者 黄浩达 刘青松 +3 位作者 岳敏楠 缪维跑 李春 马璐 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第11期4367-4375,I0015,共10页

针对传统水动力学求解软件与其他数值分析代码不能充分考虑叶片气动载荷分布、涡尾迹结构以及风波耦合效应。通过STAR-CCM+中具有叠加运动和悬链线系泊求解器的动态流动相互作用模块建立一套气动-水动-系泊完全耦合动力学方法,开发较为... 针对传统水动力学求解软件与其他数值分析代码不能充分考虑叶片气动载荷分布、涡尾迹结构以及风波耦合效应。通过STAR-CCM+中具有叠加运动和悬链线系泊求解器的动态流动相互作用模块建立一套气动-水动-系泊完全耦合动力学方法,开发较为可靠的漂浮式风力机数值模型。通过分析平台自由衰减曲线、6自由度响应以及风轮气动性能验证了所提耦合模型的可靠性;三维可视化流场分析表明,漂浮式风力机在波浪载荷作用下产生6自由度运动,叶片表面与涡管产生的脱落涡与塔架、机舱后方尾涡相互作用,加剧流场复杂性。结果可为漂浮式风力机流场优化与设计提供一定理论参考。 展开更多

关键词 海上漂浮式风力机 动态流体相互作用 计算流体力学 系泊 气-水动全耦合

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挪威正式启用世界首个海上漂浮式风力发电站

4

《中国电力》 CSCD 北大核心 2009年第11期15-15,共1页

挪威能源巨头——挪威国家石油海德罗公司（StatoilHydro）．世界百个海上漂浮式风力发电站已在挪威海岸附近的北海正式启用。

关键词 风力发电站 漂浮式 挪威 海上 世界 启用

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海上漂浮式风力机支撑结构疲劳寿命研究 被引量：8

5

作者 方龙 李良碧 李荣富 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期3184-3188,共5页

根据统计资料,得到IEC规范要求的目标海域各工况的风浪联合概率分布参数;首先对支撑结构进行总体强度分析,得到疲劳热点位于塔架与浮体连接处;然后对风力机整体结构进行耦合动力分析,计算得到疲劳热点在风浪联合作用下的载荷时间历程;... 根据统计资料,得到IEC规范要求的目标海域各工况的风浪联合概率分布参数;首先对支撑结构进行总体强度分析,得到疲劳热点位于塔架与浮体连接处;然后对风力机整体结构进行耦合动力分析,计算得到疲劳热点在风浪联合作用下的载荷时间历程;最后基于S-N曲线、雨流计数法及Miner线性累积损伤理论计算结构在各工况下的疲劳损伤,估算出支撑结构的疲劳寿命。结果表明,支撑结构疲劳寿命满足规范要求。 展开更多

关键词 海上漂浮式风力机 总体强度 动力响应 疲劳寿命

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挪威正式启用世界首个海上漂浮式风力发电站

6

《电网与清洁能源》 2009年第9期82-82,共1页

据物理学家组织网报道，挪威能源巨头——挪威国家石油海德罗公司（StatoilHydro）2009年9月8日宣布，世界首个海上漂浮式风力发电站在挪威海岸附近的北海正式启用。

关键词 风力发电站 漂浮式 挪威 海上 世界 启用 物理学家

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漂浮式海上风力机全机结构自振特性仿真 被引量：1

7

作者 柯世堂 胡丰 +1 位作者 曹九发 王同光 《南京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第4期595-601,共7页

针对漂浮式海上风力机全机结构的动力特性问题,以某3 MW漂浮式海上风力机系统为例,基于有限元方法分析了系统自振频率和振型的分布特征,并进行漂浮式海上风力机全机自振特性的参数分析,最后给出全机结构基频和倾覆频率的计算公式。分析... 针对漂浮式海上风力机全机结构的动力特性问题,以某3 MW漂浮式海上风力机系统为例,基于有限元方法分析了系统自振频率和振型的分布特征,并进行漂浮式海上风力机全机自振特性的参数分析,最后给出全机结构基频和倾覆频率的计算公式。分析表明,漂浮式海上风力机系统自振频率非常低且分布密集。系统基频与拉索锚固深度以及叶片长度呈线性递减关系,与浮筒半径呈反比,与拉索的总截面面积以及塔架高度呈二次曲线关系。倾覆频率与参数的关系则牵涉高次项,较上述关系更为复杂。文中给出的拟合公式计算值与有限元值吻合较好,说明其在预测漂浮式海上风力机系统自振频率方面具有较高可信度。 展开更多

关键词 漂浮式海上风力机 有限元方法 自振频率 参数分析 拟合公式

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挪威正式启用世界首个海上漂浮式风力发电站

8

作者 佚名 《农村电工》 2010年第1期48-48,共1页

挪威能源巨头——挪威同家石油海德罗公司（Statoil Hydro）宣布，世界首个海上漂浮式风力发电站在挪威海岸附近的北海正式启用。

关键词 风力发电站 漂浮式 挪威 海上 世界 启用

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漂浮式海上双转子风力机动态响应研究 被引量：1

9

作者 张文广 孙嘉壕 +1 位作者 骆伟健 陈文华 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期1461-1468,共8页

为研究漂浮式海上双转子风力机的动态响应特性,采用OC3-Hywind Spar漂浮式平台,搭建了漂浮式海上双转子风力机仿真系统。采用自由涡尾迹法(Free Vortex Wake, FVW)和OpenFAST水动力计算模块,建立了漂浮式海上双转子风力机的气动-水动耦... 为研究漂浮式海上双转子风力机的动态响应特性,采用OC3-Hywind Spar漂浮式平台,搭建了漂浮式海上双转子风力机仿真系统。采用自由涡尾迹法(Free Vortex Wake, FVW)和OpenFAST水动力计算模块,建立了漂浮式海上双转子风力机的气动-水动耦合分析模型,并进行了风浪耦合分析与控制仿真。结果表明:主副转子功率波动幅值随风浪夹角变大而逐渐减小;主副转子间流场比陆上双转子风力机更加复杂,多目标变桨控制既可减小功率波动又可缓解副转子的疲劳损伤;风浪夹角在0°和90°的工况下,平台运动响应波动较为明显。 展开更多

关键词 海上双转子风力机 漂浮式 风浪耦合 动态响应 多目标控制

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新型漂浮式海上风电基础概念设计和初步动力响应分析 被引量：2

10

作者 陈宇 祝磊 吴松熊 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期581-586,共6页

提出适用于南海200 m水域的新型漂浮式风电基础概念设计,并基于NREL 5 MW风力涡轮机对新型基础进行性能分析。采用莫里森方程和势流理论计算水动力载荷,并利用ANSYS/AQWA软件建立风力机结构与水动力数值模型,探究其在频域范围内的水动... 提出适用于南海200 m水域的新型漂浮式风电基础概念设计,并基于NREL 5 MW风力涡轮机对新型基础进行性能分析。采用莫里森方程和势流理论计算水动力载荷,并利用ANSYS/AQWA软件建立风力机结构与水动力数值模型,探究其在频域范围内的水动力性能,计算分析漂浮式风力机在不同波况下的时域动力响应。结果显示,该基础的固有周期能较好地避开常见波浪的周期范围,避免引起共振,水动力性能良好,在南海某海域1年、20年和50年一遇的3种波况下基础的运动响应均满足规范要求,能保证漂浮式风力机在极端海况下的安全性和稳定性。 展开更多

关键词 海上风电 漂浮式风力机 数值分析 动力响应 漂浮式基础 波浪荷载

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漂浮式风电机组的载荷优化控制及其先进监测技术研究 被引量：3

11

作者 赵麟 李盛善 +1 位作者 朱斌 王磊 《中国测试》 CAS 北大核心 2014年第6期108-112,共5页

针对大型漂浮式海上风力发电机组运行过程中叶根处存在有较大的载荷和平台摇动等问题,根据现有的漂浮式平台模型、独立变桨控制算法和控制策略,在输出功率稳定的情况下,在PI协同变桨的控制基础加上,采用叶根处的载荷控制信号和平台摇动... 针对大型漂浮式海上风力发电机组运行过程中叶根处存在有较大的载荷和平台摇动等问题,根据现有的漂浮式平台模型、独立变桨控制算法和控制策略,在输出功率稳定的情况下,在PI协同变桨的控制基础加上,采用叶根处的载荷控制信号和平台摇动角度的控制信号的方法来实现风力发电机组的优化控制。为验证控制器的可行性,通过美国可再生能源实验室的FAST和MCrunch软件进行仿真,将结果与统一变桨的结果进行对比后,采用先进监测与控制方法有效性,可为今后开展样机控制器的测试提供一种思路。 展开更多

关键词 海上风力发电 漂浮式 独立变桨 载荷优化 单神经元自适应PI控制器 监测

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基于双惯容调谐质量系统的半潜式海上风力机振动控制

12

作者 曾伟杰 张颖 +2 位作者 邓燕飞 郭川睿 任伟新 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期983-994,共12页

与固定式海上风力机相比,漂浮式海上风力机的振动问题更为突出,进一步控制漂浮式海上风力机的振动成为了工程难题.针对此问题,探索了惯容调谐质量阻尼器(惯容-TMD,即IBA)系统对半潜式海上风力机的振动抑制效果,并提出一种基于结构阻抗... 与固定式海上风力机相比,漂浮式海上风力机的振动问题更为突出,进一步控制漂浮式海上风力机的振动成为了工程难题.针对此问题,探索了惯容调谐质量阻尼器(惯容-TMD,即IBA)系统对半潜式海上风力机的振动抑制效果,并提出一种基于结构阻抗的惯容-TMD综合优化设计方法,从整个设计空间出发保证惯容-TMD的最优性.为寻求最优的减振效果,基于达朗贝尔原理建立风力机-惯容-TMD动力学模型,采用双IBA的控制策略同时对半潜式海上风力机浮台和塔筒的振动响应进行抑制,并从增益效果角度,比较了双IBA与双TMD的减振性能.最后对OpenFAST软件进行二次开发,数值验证了风浪联合作用下双IBA相对于双TMD减振性能的提升.结果表明:双减振装置的减振性能相较于单个减振装置有明显提升,且双IBA振动控制效果要优于双TMD;此外,基于惯容器质量增益效果,在达到最优TMD相同减振效果的情况下,机舱惯容-TMD(NIBA)和浮台惯容-TMD(PIBA)分别可将结构减振器中质量元件的质量减少23.9%和32.2%,大幅降低装置成本. 展开更多

关键词 漂浮式海上风力机 惯容 调谐质量阻尼器 振动控制

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自适应模糊控制在抑制海上漂浮式风力机振动响应中的应用 被引量：5

13

作者 杨佳佳 贺尔铭 舒俊成 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期241-248,共8页

海上漂浮式风力机是一个复杂的刚-柔耦合非线性系统,难以建立其精确的动力学模型,无法利用常规控制方式提高风力机的抗风浪干扰能力。为解决此问题,采用自适应模糊控制器(AFC)抑制漂浮式风力机的动力响应。引入2个修正因子对模糊规则进... 海上漂浮式风力机是一个复杂的刚-柔耦合非线性系统,难以建立其精确的动力学模型,无法利用常规控制方式提高风力机的抗风浪干扰能力。为解决此问题,采用自适应模糊控制器(AFC)抑制漂浮式风力机的动力响应。引入2个修正因子对模糊规则进行优选,得到了传统模糊控制器(FC);为应对漂浮式风力机工作过程中平衡位置变化和结构参数摄动情况,在FC基础上增加了自适应模块,设计了一种AFC,并对其有效性进行了验证;在随机风浪扰动和叶片桨距控制系统耦合作用下,研究了不同控制策略对海上漂浮式风力机振动响应的抑制效果。仿真结果表明,目标值改变时,AFC对目标值的跟踪能力明显优于FC;随机风浪扰动作用下,相对于被动控制策略,AFC对平台俯仰(PFPI)运动功率谱密度(PSD)峰值的抑制效果可提高39%。 展开更多

关键词 海上漂浮式风力机 振动抑制 修正因子 模糊规则 自适应模糊控制

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海上漂浮式风力机变桨距减载控制研究 被引量：1

14

作者 张志鹏 宋伟 +1 位作者 程志江 王智强 《现代电子技术》 2023年第22期9-15,共7页

海上漂浮式风力机在受到风浪载荷作用,会引起漂浮式海上风机的叶尖位移和平台运动,造成载荷变化,使得风机的稳定性变差。为减小风机受到的载荷影响,基于Coleman坐标变化,提出一种基于模糊PID算法独立变桨距控制策略,利用模糊控制器对PI... 海上漂浮式风力机在受到风浪载荷作用,会引起漂浮式海上风机的叶尖位移和平台运动,造成载荷变化,使得风机的稳定性变差。为减小风机受到的载荷影响,基于Coleman坐标变化,提出一种基于模糊PID算法独立变桨距控制策略,利用模糊控制器对PID参数进行在线整定。通过FAST与Matlab/Simulink联合仿真,结果表明:提出的基于模糊PID独立变桨距控制技术有效减小了由漂浮式平台的晃动引起的载荷,提高了平台稳定性;对由叶片摆动引起的载荷有一定的减载作用;同时降低了漂浮式海上风力机塔基载荷,提高了风机的稳定性。 展开更多

关键词 海上漂浮式风力机 独立变桨距 减载控制 Coleman变换 D-Q变换 模糊控制理论 气动载荷

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挪威诞生世界首台漂浮式风电机组

15

《中国电力》 CSCD 北大核心 2009年第10期38-38,共1页

挪威的斯塔万格新建了1台风力发电机组“Hywind”。这台风力发电机组在海上没有“根”．换言之．它是世界上第1台浮在海面上的风力发电机组。这意味着，也许未来它可为深海的轮船或潜艇提供能源。

关键词 风电机组 世界 挪威 漂浮式 风力发电机组

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面向深远海的新型海上风力机浮式平台水动力性能研究 被引量：19

16

作者 蔡新 张洪建 +2 位作者 王浩 谢姣洁 汪亚洲 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第12期4339-4351,共13页

针对目前海上风机浮式平台现阶段技术瓶颈问题,结合经典半潜式平台与单柱式平台的结构特点,提出面向深远海的新型海上风力机漂浮式平台设计方法,设计了一种具有倾斜侧柱的全潜式浮式风机平台。基于NREL 5MW风力机上部机型参数,对提出的... 针对目前海上风机浮式平台现阶段技术瓶颈问题,结合经典半潜式平台与单柱式平台的结构特点,提出面向深远海的新型海上风力机漂浮式平台设计方法,设计了一种具有倾斜侧柱的全潜式浮式风机平台。基于NREL 5MW风力机上部机型参数,对提出的新型浮式平台进行参数优化设计。在此基础上,基于考虑结构全耦合效应的一体化数值计算方法,进行了考虑风剪切、波浪、海流的海上浮式风机水动力响应研究,对比分析了新型浮式风机、半潜式风机与单柱式风机在不同波浪入射角以及波浪频率下的水动力性能。结果表明:基于海上风力机漂浮式平台设计流程可设计出水动力性能优秀的海上浮式平台,新型浮式平台相较于半潜式平台能够明显降低垂荡峰值与其对应波浪频率,降低发生垂荡共振的可能性。此外,不同浮式平台方案的共性结论表明风机运行中应尽量保证波浪正向流入,对于避免侧向产生过大波浪力有利。 展开更多

关键词 海上风力机 漂浮式海上平台 半潜式平台 单柱式平台 水动力性能

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极端海况下附配重系泊漂浮式风力机响应分析 被引量：4

17

作者 李蜀军 刘青松 +1 位作者 李春 闫阳天 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期415-422,共8页

为提高风波作用下平台稳定性并降低系泊拔锚风险,提出对Barge平台系泊添加配重的新型系泊系统。基于辐射/绕射理论和有限元方法,对比系泊添加配重前后Barge平台动态响应、系泊受力及躺地长度变化,并研究配重位置的影响。结果表明:在保... 为提高风波作用下平台稳定性并降低系泊拔锚风险,提出对Barge平台系泊添加配重的新型系泊系统。基于辐射/绕射理论和有限元方法,对比系泊添加配重前后Barge平台动态响应、系泊受力及躺地长度变化,并研究配重位置的影响。结果表明:在保证系泊安全的前提下,添加配重可有效降低平台纵荡、垂荡及纵摇响应并增加系泊躺地长度;当配重距锚点约160 m时,平台纵荡响应最小且躺地长度最大,纵荡、垂荡及纵摇响应幅值分别减小41.9%、20.4%及11.8%。此外,1~4号系泊躺地长度为未加配重时的12.9、2.0、1.9及0.9倍,张力略有增大,但仍在安全范围内;1号系泊(迎风浪侧)躺地长度最小,拔锚风险最高,4号系泊(背风浪侧)添加配重后其躺地长度缩短,拔锚风险增加。 展开更多

关键词 海上风电 漂浮式风力机 动态响应 系泊 Barge平台 配重

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基于Sobol方法的浮式风电基础参数敏感性分析研究

18

作者 任亚君 李昇 +3 位作者 施伟 李帅 王富强 王家之 《太阳能学报》 北大核心 2025年第7期421-428,共8页

以一半潜式漂浮式海上风电基础为研究对象,基于浮体动力学频域仿真模型,利用支持向量机快速预报模型和基于方差的Sobol参数敏感性分析方法,探究耦合系统中浮式基础构件尺度与技术经济性之间的量化关系。同时,为了检验采样区间和步长对... 以一半潜式漂浮式海上风电基础为研究对象,基于浮体动力学频域仿真模型,利用支持向量机快速预报模型和基于方差的Sobol参数敏感性分析方法,探究耦合系统中浮式基础构件尺度与技术经济性之间的量化关系。同时,为了检验采样区间和步长对代理模型准确度的影响,分别采用两组不同采样方式获得的样本集对代理模型进行训练,并将两个模型分别用于参数敏感性分析。对比发现,两个样本集训练得到的代理模型预测结果与数值仿真结果吻合度较高,且基于两个代理模型开展参数敏感性分析得到的结果一致性较高,说明模型准确度基本未受到采样方法的影响。敏感性分析结果表明,浮式基础用钢量对立柱直径、跨距、吃水的敏感度较高,其总阶敏感度分别达到0.56、0.21和0.14;平台纵摇运动则对于立柱直径和吃水较为敏感,纵荡运动在不同工况下敏感度指标存在显著差异。在浮式基础尺度设计过程中,可根据不同参数的敏感性确定尺度优化方向,从而更快实现设计目标。 展开更多

关键词 海上风电 漂浮式风力机 敏感性分析 代理模型 优化设计

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漂浮式海上风电是未来发展趋势 被引量：3

19

作者 孔一颖 《海洋与渔业》 2019年第7期55-57,共3页

近年来,业内对于海上漂浮式风电技术的关注度与日俱增。2017年10月,全ML球首座漂浮式海上风电厂在英国苏格兰东北海岸投产运营。这种发电场能在水深800米的海域运作,从而使此前海上风力发电无法开展的海域得以利用。从苏格兰海温德风力... 近年来,业内对于海上漂浮式风电技术的关注度与日俱增。2017年10月,全ML球首座漂浮式海上风电厂在英国苏格兰东北海岸投产运营。这种发电场能在水深800米的海域运作,从而使此前海上风力发电无法开展的海域得以利用。从苏格兰海温德风力发电场获得的经验也为全球漂浮式海上风电市场带来新机遇。 展开更多

关键词 漂浮式 发展趋势 海上风电 工业化 应用 浅海 成本 海上风力发电

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考虑纵摇工况的漂浮式海上风机尾流特性数值研究

20

作者 唐润东 曹人靖 《新能源进展》 CSCD 2023年第2期93-99,共7页

海上风-浪-流的存在使得海上风力机平台会产生六个自由度方向的运动。为研究纵摇运动对海上风力机尾流特性的影响,基于OpenFOAM平台,采用RANS方法的k-ε模型和重叠网格技术,考虑风剪切来流和简化的漂浮式平台六自由度运动条件,对纵摇状... 海上风-浪-流的存在使得海上风力机平台会产生六个自由度方向的运动。为研究纵摇运动对海上风力机尾流特性的影响,基于OpenFOAM平台,采用RANS方法的k-ε模型和重叠网格技术,考虑风剪切来流和简化的漂浮式平台六自由度运动条件,对纵摇状态下的风力机尾流进行数值研究。研究结果表明,纵摇工况下的风力机尾流恢复速度更快,且尾流恢复速度会随着纵摇运动的频率和幅值增加而增加。当纵摇运动的振幅较小时,近场尾流的风速恢复会受到一定的影响,而对远场尾流影响不大;当振幅较大时,纵摇运动会加速全部尾流区域的风速恢复,并出现更为明显的扩散现象。研究结果对揭示漂浮式海上风电机组纵摇运动下尾流产生和扩散的机理有一定的意义,为完善漂浮式海上风电场尾流损失模型提供了一定的物理基础。 展开更多

关键词 漂浮式海上风力机 纵摇运动 尾流特征 OPENFOAM 数值模拟

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