加快風電尤其是海上風電發(fā)展已成為推動我國社會能源轉型、實現中華民族偉大復興的重要保障。海上風電的發(fā)展有賴于針對海上特定環(huán)境設計的風機基礎性能研究,開展浮式風機基礎的水動力學研究對于開發(fā)水深超過50米以上的海上大功率風電開發(fā)意義重大。因此,研究海上浮式風機基礎及其系泊結構在海洋動力環(huán)境尤其是極端波浪作用下的水動力特性,將對海上風電場的建設具有重要科學意義和實用價值。為此本文首先參考了國際電工協會關于OC4-Deep Cwind的具體參數和美國可再生能源實驗室提出的NREL 5MW半潛式浮式風機基礎的具體信息進行結構模型搭建,并基于水動力學的三維勢流理論,運用Matlab和ANSYS-AQWA對風機平臺開展水動力分析研究,得到不同環(huán)境下風機平臺的RAO、附加質量、輻射阻尼等水動力系數,從而完成海上浮式風機平臺的水動力數值模型搭建工作。其次,為了進一步考慮浮式風機在極端波浪作用下的安全性能,本文基于一種特殊的極端波浪——畸形波的生成理論,利用Matlab構建畸形波生成的數值模型,并通過ANSYS中的AQWA-Drift模塊導入其波面時程曲線進行時域分析,考慮到浮式風機的垂蕩響應對風機發(fā)電性能... 

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【學位級別】：碩士

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全球海上風電年累計裝機總量（2011-2018）（單位：GW）

第一章緒論3圖1-22018年海上風電累計裝機總量（單位：MW）自2010年6月我國第一個海上風電示范項目上海東海大橋3MW項目機組并網以來，在國家相關風電產業(yè)政策的驅動和相關聯企業(yè)的共同努力下，我國風電行業(yè)逐年保持健康發(fā)展勢頭。國家能源局對十三五期間我國風電行業(yè)的發(fā)展提出了以下目標：要加快風電產業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，保證全國風電累計裝機總量要超過210GW，其中對海上風電裝機容量也做了相應要求，要保證在2020年底實現5000MW的目標。國家發(fā)改委與國家海洋局對十三五期間我國海洋經濟的發(fā)展也提出了新要求：要貫徹落實海洋強國戰(zhàn)略，早日攻克海洋產業(yè)相關技術的難點重點[3]。據統計，風電裝機制造商西門子歌美颯（SiemensGamesa）2018年新增海上風電裝機容量達1.36GW，占全球新增海上風電裝機容量的32%，位列第一；維斯塔斯（MHIVestas）位列第二，裝機容量達1.29GW，占比30%。在相關政策的支持鼓勵和行業(yè)技術人員的共同努力下，國內企業(yè)——上海電氣、金鳳科技、遠景能源和明陽智慧能源表現優(yōu)異，在榜單中位列第三至第六（見圖1-3）。雖然和行業(yè)領先企業(yè)仍有不小差距，但相信在不久的將來，我國的風電企業(yè)能夠實現產量和技術的雙重超越。

華南理工大學碩士學位論文4圖1-3全球各整機制造商2018年新增裝機容量近年來，得益于國家的大力支持，我國海上風電發(fā)展迅速，但仍存在以下問題：（1）相關極端海洋環(huán)境數據不足；（2）面臨各類技術的重點難點，缺乏自主解決能力；（3）發(fā)電成本高，目前主要依靠政策補貼。風電產業(yè)的發(fā)展周期較長，需要強有力的經濟和技術支持，相信在相關產業(yè)人員的努力下，我國能早日突破技術瓶頸，降低風電成本，提高發(fā)電效益。1.3海上浮式風機基礎的結構形式和研究進展隨著海上風機安裝處水深的增加，相應的海況、建造方法和安裝方式也不一樣，所以要針對不同水深選用不同的風機基礎形式。相關文獻顯示，在水深30m以內的淺水區(qū)域，使用單樁式基礎較為簡便；當水深為30m-50m區(qū)間內時，使用導管架式基礎和三樁式基礎更符合相關的經濟效益；而在水深大于50m的海域，采用浮式基礎可以更好的兼顧經濟效益和安全效益。1.3.1海上浮式風機基礎的結構形式海上浮式風機基礎的結構形式主要有三種：單樁式基礎（Spar）、半潛式基礎（Semi-Submersible）、張力腿式基礎（TLP）。如圖1-4所示。

【參考文獻】：
期刊論文
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[3]畸形波的生成及基本特性研究[D]. 裴玉國.大連理工大學 2008

碩士論文
[1]風浪聯合作用下新型半潛浮式風機全耦合數值分析[D]. 張禮賢.大連理工大學 2019
[2]考慮極端波浪的新型可陣列化波浪發(fā)電裝置水動力優(yōu)化研究[D]. 朱玲.華南理工大學 2019
[3]畸形波作用下固定式海上風機基礎結構響應特性研究[D]. 林炅增.華南理工大學 2019
[4]三浮體風電平臺浮式基礎和塔架動力響應分析[D]. 楊海松.浙江海洋大學 2019
[5]半潛浮式風力機平臺概念設計研究[D]. 胡超.哈爾濱工程大學 2018
[6]風浪聯合作用下半潛式浮式風機結構響應及故障分析[D]. 鄭侃.大連理工大學 2018
[7]畸形波對小尺度海工立柱式結構作用的數值模擬[D]. 劉師輝.華南理工大學 2018
[8]半潛式浮式風機系統流體動力性能研究[D]. 鄒春玲.哈爾濱工程大學 2018
[9]潛式浮式風機耦合動力特性及系泊系統研究[D]. 李彥娥.天津大學 2018
[10]半潛-Spar混合式浮式基礎的海上風機動力響應研究[D]. 韓袁昭.天津大學 2018



本文編號：3316732