漂浮式风机吸力锚尺寸对水平承载特性的影响

1

作者 周全智 范晓旭 +3 位作者 黄琳 李红有 张浦阳 刘伟 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第21期8905-8913,共9页

为了研究漂浮式海上风电吸力锚尺寸对于水平承载能力的影响,以ABAQUS有限元软件为平台,采用弹塑性本构模型建立吸力锚基础的三维有限元模型,开展吸力锚不同尺寸影响分析。结果表明:直径和高度的增加均会提高吸力锚的水平承载能力,且高... 为了研究漂浮式海上风电吸力锚尺寸对于水平承载能力的影响,以ABAQUS有限元软件为平台,采用弹塑性本构模型建立吸力锚基础的三维有限元模型,开展吸力锚不同尺寸影响分析。结果表明:直径和高度的增加均会提高吸力锚的水平承载能力,且高度的增加对水平承载能力的提升更为明显。随着直径和高度的改变,系缆点的位置也需要进行相应的调整,当吸力锚直径与高度之比D/H>1时,需要相应地提高系缆点的位置以使其发生平动位移。直径的改变会影响锚壁的压力变化,而高度几乎不会影响锚壁压力的变化。研究成果应用到全球首座漂浮式风渔融合平台“国能共享号”示范工程中并可为相关工程设计提供参考。 展开更多

关键词 海上风电 漂浮式平台 吸力锚 水平承载力

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极端海况下不同锚系形式对漂浮式海上平台的动力响应影响研究 被引量：6

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作者 路宽 王花梅 +1 位作者 宋雨泽 饶翔 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期140-146,195,共8页

锚系形式对漂浮式海上平台的抗风浪流能力具有较大影响,特别是在极端海况下,平台的安全性很大程度由锚系的可靠性决定。因此,有必要针对不同锚系形式对平台的动力响应进行分析与比较,以确定最佳锚系方案。采用数值模拟与物理模型试验相... 锚系形式对漂浮式海上平台的抗风浪流能力具有较大影响,特别是在极端海况下,平台的安全性很大程度由锚系的可靠性决定。因此,有必要针对不同锚系形式对平台的动力响应进行分析与比较,以确定最佳锚系方案。采用数值模拟与物理模型试验相结合的方法,应用威海褚岛北部海域实测与重现期推算数据,对张紧式和带浮筒的倒S松弛式两种不同锚泊系统在极端风浪流联合作用下的水动力性能进行试验研究。试验结果表明:不同锚系形式对平台的动力响应有显著影响,其中倒S松弛式锚系形式抵抗极端环境的能力更强,维护成本更低,但摇荡运动比较明显;张紧式定点观测与海上试验效果较好,但对锚泊系统的可靠性要求更高,维护成本高。该研究成果为国家海洋试验场“国海试1”试验平台锚泊系统的维护与改造提供了数据支撑,同时,为其他漂浮式海上平台的设计提供参考依据。 展开更多

关键词 漂浮式平台 极端海况 锚系形式 数值模拟 物理模型试验

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海上漂浮式风电机组塔筒优化方法研究

3

作者 张晨 张保成 +1 位作者 张开升 王强 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期652-660,共9页

为适应复杂多变的海上环境,高效利用风资源、减少用钢成本,开展漂浮式风电机组塔筒的结构优化设计。以船载风电机组为研究对象,引入漂浮式基础的动态响应,作为影响塔筒弯曲变形的重要约束条件。在保证风电机组稳定功率输出的前提下,以... 为适应复杂多变的海上环境,高效利用风资源、减少用钢成本,开展漂浮式风电机组塔筒的结构优化设计。以船载风电机组为研究对象,引入漂浮式基础的动态响应,作为影响塔筒弯曲变形的重要约束条件。在保证风电机组稳定功率输出的前提下,以质量最轻为优化目标,以塔筒构造要求和规范为基本约束条件,建立漂浮式基础风电机组塔筒的数值优化模型,并利用遗传算法完成了模型优化。结果显示,在保证风电机组稳定性和正常功率输出要求下,塔筒的质量降低了35%,刚度提高了25%。 展开更多

关键词 海上风电 结构优化 质量控制 数值模型 风电机组塔筒 漂浮式平台

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漂浮式风电平台动态海缆用绝缘材料性能研究 被引量：14

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作者 康佳 姜磊 +3 位作者 高景晖 钟力生 潘文林 袁振钦 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期12-17,共6页

近年来,利用海上漂浮式风电平台开发风电资源逐渐成为能源开发的重要发展方向之一。动态海缆作为风机与静态海底电缆间的连接装置,是海上能源输送系统的关键设备。在动态海缆运行过程中,其往往面临着电—热—机械等多种失效因素,这对动... 近年来,利用海上漂浮式风电平台开发风电资源逐渐成为能源开发的重要发展方向之一。动态海缆作为风机与静态海底电缆间的连接装置,是海上能源输送系统的关键设备。在动态海缆运行过程中,其往往面临着电—热—机械等多种失效因素,这对动态海缆的关键材料尤其是绝缘材料的性能提出了更高的要求。文中针对一种超纯净均聚抗水树交联聚乙烯材料进行研究,结合动态海缆可能面临的失效风险因素,对绝缘材料的机械性能、电气性能及耐温性能进行测试,验证材料作为动态海缆绝缘材料的适用性。 展开更多

关键词 漂浮式风电平台 动态海缆 抗水树交联聚乙烯 拉伸试验 电阻率 热老化

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远海漂浮式海上风电平台用动态海缆的发展 被引量：23

5

作者 姜磊 高景晖 +2 位作者 钟力生 潘文林 袁振钦 《高压电器》 CAS CSCD 北大核心 2022年第1期1-11,共11页

漂浮式海上风电平台用动态海缆作为浮式风机与静态海底电缆间的连接设备,是实现近远海风能资源开发、远距离输送以及规模化利用的关键装备。文中按照动态海缆系统的开发脉络,从动态海缆"干式"与"湿式"结构对比、抗... 漂浮式海上风电平台用动态海缆作为浮式风机与静态海底电缆间的连接设备,是实现近远海风能资源开发、远距离输送以及规模化利用的关键装备。文中按照动态海缆系统的开发脉络,从动态海缆"干式"与"湿式"结构对比、抗水树绝缘材料开发、电缆附件相关技术、动态海缆失效因素、试验方法以及工程应用等方面,全面综述了动态海缆的技术发展现状。特别针对"湿式"结构动态海缆用抗水树绝缘材料的测试方法、动态海缆系统试验标准等热点问题进行了分析,提出了目前动态海缆开发中亟待解决的问题,包括研究抗水树绝缘材料长期老化行为及机理,开发更高电压等级抗水树绝缘材料,优化附件结构及制造工艺,探求电缆系统联调测试技术,完善国标海缆相关规范与标准等。该研究可为中国动态海缆设计、关键材料开发、装备制造工艺和试验技术完善等相关方面提供参考。 展开更多

关键词 漂浮式海上风电平台 动态海缆 抗水树交联聚乙烯 电缆附件 验证试验

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基于AQWA的新型10 MW浮式平台运动响应分析 被引量：1

6

作者 潘伟宸 刘健 +3 位作者 沈勇 刘传艺 李娅杰 王希坤 《舰船科学技术》 北大核心 2024年第7期93-97,共5页

随着海上风机由近海进入深海,低功率的风机不再满足海上发电需求,需要设计出新的海上浮式平台来支撑更大功率的风机。基于频域与时域的分析方法,运用AQWA软件,对一种新型10 MW浮式平台在风、浪、流联合作用下的水动力性能进行研究。通... 随着海上风机由近海进入深海,低功率的风机不再满足海上发电需求,需要设计出新的海上浮式平台来支撑更大功率的风机。基于频域与时域的分析方法,运用AQWA软件,对一种新型10 MW浮式平台在风、浪、流联合作用下的水动力性能进行研究。通过对不同浪向角下幅值响应算子(RAO)、附加质量、运动响应以及系泊张力的计算,结果表明,平台垂荡、横摇和纵摇的固有周期可以有效避开海上波浪能量集中的周期范围;在极限工况下纵荡、纵摇以及垂荡的最值分别为16.83 m、11.81°以及-6.213 m,说明有着良好的运动性能;系泊缆的安全系数为1.92,于允许安全系数1.67,能够保证平台安全运行。 展开更多

关键词 漂浮式海上平台 幅值响应算子 附加质量 运动响应

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深水漂浮式光伏平台系泊结构动力响应分析 被引量：9

7

作者 徐普 黎思亮 +1 位作者 宋启明 赖福梁 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第10期156-164,共9页

基于实际工程深水漂浮式光伏平台特征提出系泊对称布置方案,建立光伏平台与系泊结构耦合数值计算模型,通过对比验证计算模型的准确性。根据实测海洋环境风浪流条件,开展漂浮式光伏平台系泊结构全时域动力耦合计算分析,探究0°、45&#... 基于实际工程深水漂浮式光伏平台特征提出系泊对称布置方案,建立光伏平台与系泊结构耦合数值计算模型,通过对比验证计算模型的准确性。根据实测海洋环境风浪流条件,开展漂浮式光伏平台系泊结构全时域动力耦合计算分析,探究0°、45°与90°方向极端海况作用下光伏平台6个自由度运动响应及系泊结构张力响应。结果表明:光伏平台6个自由度运动均在最大波高发生时刻响应最大,0°方向下纵荡运动和90°方向下横摇运动最为显著;0°、45°和90°方向下迎浪面系泊缆张力最大,背浪面系泊缆张力响应相对较小;系泊缆张力达到最大时,0°、45°和90°方向下迎浪面系泊缆呈绷紧状,其余系泊缆呈松弛悬链线状,较好反映了系泊缆张力响应。 展开更多

关键词 漂浮式光伏平台 系泊结构 深水 动力响应 风浪流作用 耦合数值模型

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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

8

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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基于正交化的混合式平台漂浮式风电场平台动态响应研究

9

作者 王博 李春 +2 位作者 丁勤卫 刘青松 张立 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期80-88,共9页

为研究混合式平台漂浮式风电场平台动态响应,分别建立基于Spar和Barge平台的漂浮式风力机整机模型,采用链接悬链线和固定悬链线将其链接以建立2×2阵列漂浮式风电场。采用叶素动量理论计算风载荷,通过辐射/绕射理论求解波浪载荷,采... 为研究混合式平台漂浮式风电场平台动态响应,分别建立基于Spar和Barge平台的漂浮式风力机整机模型,采用链接悬链线和固定悬链线将其链接以建立2×2阵列漂浮式风电场。采用叶素动量理论计算风载荷,通过辐射/绕射理论求解波浪载荷,采用水动力学软件AQWA研究风波载荷作用下漂浮式风电场平台的动态响应。针对Spar和Barge平台尺度大小不同导致系泊系统不对称引起的Spar平台横摇和艏摇响应较大问题,提出"依照尺度最大平台正交布置链接悬链线"的漂浮式风电场系泊系统布置准则。为验证所提出的系泊系统布置准则的可行性,对比研究系泊系统正交化前后漂浮式风电场平台的动态响应。结果表明,在极限海况下,系泊系统的正交化布置可减小Spar平台横荡响应,但一定程度会增加纵荡响应;而系泊系统正交化与否对漂浮式风电场平台垂荡、纵摇响应和机舱加速度影响较小。此外,正交化布置的系泊系统可显著减小Spar平台横摇和艏摇响应、Barge平台艏摇响应,而Barge平台横摇响应几乎不受影响。 展开更多

关键词 风电场 漂浮式风力机 动态响应 平台 混合式平台漂浮式风电场 正交化

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漂浮式海上风电平台动力响应识别与实证研究

10

作者 张士宁 唐广银 《船海工程》 北大核心 2022年第S01期58-62,共5页

考虑到在复杂的风-浪-流环境条件下,很难在深水中布置仪器监测重心处的动力响应,提出在浮体上任意3处布置测量仪器,识别复杂环境下漂浮式平台动力响应,推导根据任意3个测点识别漂浮式平台水平和扭转位移的计算式,对比缩尺模型在规则波... 考虑到在复杂的风-浪-流环境条件下,很难在深水中布置仪器监测重心处的动力响应,提出在浮体上任意3处布置测量仪器,识别复杂环境下漂浮式平台动力响应,推导根据任意3个测点识别漂浮式平台水平和扭转位移的计算式,对比缩尺模型在规则波下的计算结果与3点法识别的位移响应,验证该方法识别浮体位移的准确性和可靠性。将3点法公式应用于到实测平台,验证了3点法在实测中的适用性和准确性。 展开更多

关键词 漂浮式风电平台 动力响应 识别 实证 实测

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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

11

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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海上漂浮式风机变桨距控制策略研究 被引量：2

12

作者 程志江 袁嘉旺 +2 位作者 陈星志 刘登权 王智强 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2023年第15期260-267,297,共9页

海上漂浮式风机服役环境复杂,为了在风浪载荷的联合作用下减少漂浮式风机的发电功率以及风轮转速的波动。在FAST基础控制的基础上提出了将分数阶比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)变桨控制,来抑制风、浪载荷的影响... 海上漂浮式风机服役环境复杂,为了在风浪载荷的联合作用下减少漂浮式风机的发电功率以及风轮转速的波动。在FAST基础控制的基础上提出了将分数阶比例-积分-微分(proportional-integral-derivative,PID)变桨控制,来抑制风、浪载荷的影响。以美国可再生能源实验室的5 MW的OC4海上漂浮式风机为研究对象,首先建立了基于分数阶PID变桨距控制的漂浮式风机的动力学模型,结合遗传算法对控制的参数进行寻优,来提高系统的控制效果。使用了FAST与SIMULINK联合仿真,研究其对发电功率和风轮转速以及平台6自由度运动的影响,并且对变桨以后平台6自由度的运动进行了建模与分析研究。结果表明,与FAST基础PID控制器相比,基于遗传算法寻优的分数阶PID控制器具有更高的控制精度,有效降低输出功率和风轮转速的波动,而且会对6自由度的运动产生影响。 展开更多

关键词 海上漂浮式风机 动力学模型 变桨控制 漂浮式平台 发电功率

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二阶波浪力对15MW漂浮式风力机动态响应影响研究 被引量：1

13

作者 高伟 杨阳 +1 位作者 苗继春 张勋奎 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期333-338,共6页

为研究二阶波浪力对15 MW漂浮式风力机动态响应的影响程度,文章以IEA 15 MW风力机和VolturnUS-S平台为研究对象,通过WAMIT计算了平台和频及差频二阶传递函数,采用OpenFAST计算了常规运行工况和极端停机工况下,忽略及考虑二阶波浪力时的... 为研究二阶波浪力对15 MW漂浮式风力机动态响应的影响程度,文章以IEA 15 MW风力机和VolturnUS-S平台为研究对象,通过WAMIT计算了平台和频及差频二阶传递函数,采用OpenFAST计算了常规运行工况和极端停机工况下,忽略及考虑二阶波浪力时的平台运动和塔基弯矩。计算结果表明:在运行工况下,平台运动主要受到气动载荷影响,但忽略二阶波浪力将导致塔基面内弯矩最大值偏大9.3%;二阶波浪力对极端停机工况下的平台运动具有显著影响,其可增大纵摇固有频率对应幅值达147.8%;忽略二阶波浪力,也会导致塔基面外弯矩最大值和标准差计算结果偏低10%以上,说明塔架结构强度校核及疲劳分析均应考虑二阶波浪力。 展开更多

关键词 漂浮式平台 15MW风力机 二阶波浪力 动态响应

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漂浮式光伏平台组合系泊系统建模与稳定性研究

14

作者 霍玉前 董旭 +2 位作者 付铭 程飞滕 刘银华 《太阳能学报》 2025年第8期285-292,共8页

基于浮体水动力计算直接时域法和系泊缆静力分析法建立组合系泊系统在外载荷输入下的时域运动方程,采用添加锚链配重块的方式提高主系泊缆的系泊能力,并将主系泊缆作为系统主要位姿控制模块进行深入研究。研究结果表明:采用组合系泊的... 基于浮体水动力计算直接时域法和系泊缆静力分析法建立组合系泊系统在外载荷输入下的时域运动方程,采用添加锚链配重块的方式提高主系泊缆的系泊能力,并将主系泊缆作为系统主要位姿控制模块进行深入研究。研究结果表明:采用组合系泊的方式使平台边缘受水平牵引力平均降低36.7%;组合系泊系统提供的水平恢复力相比于四点系泊系统平均增加27%,系泊张力平均降低34%,组合系泊在满足浮动平台系泊条件的同时大幅降低对平台随浪波动特征的影响。 展开更多

关键词 漂浮式光伏平台 系泊结构 动力响应 耦合数值模型 姿态控制 工程应用

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海上风力机变桨控制策略仿真研究 被引量：4

15

作者 张立 余万 +1 位作者 李春 邓允河 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期398-403,共6页

基于开源软件FAST与Matlab/Simulink联合仿真平台,将干扰自适应控制(DAC)应用于海上风力机变桨控制,并与FAST基础控制进行对比,分析不同控制对海上风力机漂浮稳定性的影响,并提出一种改进的DAC,研究其对海上风力机漂浮式平台及风轮转速... 基于开源软件FAST与Matlab/Simulink联合仿真平台,将干扰自适应控制(DAC)应用于海上风力机变桨控制,并与FAST基础控制进行对比,分析不同控制对海上风力机漂浮稳定性的影响,并提出一种改进的DAC,研究其对海上风力机漂浮式平台及风轮转速的影响。结果表明:与FAST基础控制相比,在DAC下海上风力机风轮转速更稳定,但其漂浮稳定性差;DAC对海上风力机漂浮稳定性的影响主要集中于纵荡和纵摇方向;与DAC和FAST基础控制相比,改进的DAC更适用于海上风力机变桨控制。 展开更多

关键词 海上风力机 漂浮稳定性 变桨控制 干扰自适应控制 漂浮式平台

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