預應力混凝土-鋼組合風電塔架結構優(yōu)化研究.pdf

1、隨著全球環(huán)境不斷惡化和全球化石能源儲量的不斷減少，風能作為一種清潔的可再生能源越來越受到全世界各國政府和研究機構的重視。目前，隨著風力發(fā)電機的單機裝機容量不斷增大，塔架的高度不斷增高，風力發(fā)電塔塔架的底部直徑也在不斷增大。然而，在風電建設的過程中，塔段運輸困難、經濟性差等問題日益突出。預應力混凝土—鋼組合風力發(fā)電塔架作為一種可以有效的解決這些問題的新型塔架形式。為了使鋼與混凝土兩種材料的特點可以得到充分的發(fā)揮并且降低塔架造價，對組合塔架

2、的結構選型和設計優(yōu)化及受力分析研究相當重要。針對傳統(tǒng)全鋼制風電塔架存在的問題，本論文提出一種預應力混凝土—鋼組合風力發(fā)電塔架的優(yōu)化方案，在利用MATLAB軟件編程對其進行受力性能分析基于粒子群優(yōu)化算法，對預應力混凝土—鋼組合風力發(fā)電塔架尺寸進行優(yōu)化，為我國風電行業(yè)塔架建設提供參考。本文包括以下主要內容:
　　(1)對各種優(yōu)化算法進行詳細介紹，并對粒子群優(yōu)化算法進行研究。
　　(2)以某風場的2MW風力發(fā)電機為研究對象，對四種

3、不同工況下的風機荷載及塔架荷載進行計算并根據國內外相關規(guī)范確定其分項系數(shù)。
　　(3)對預應力混凝土—鋼組合風力發(fā)電塔架進行建模，確定了優(yōu)化設計中的優(yōu)化變量，說明塔架在優(yōu)化過程中的約束條件，并確定以塔架造價作為塔架優(yōu)化的目標函數(shù)。
　　(4)結合湖南郴州某風場為工程實例，利用粒子群算法對預應力混凝土—鋼組合風力發(fā)電塔架進行優(yōu)化并對其進行了驗算。根據驗算結果可以得出優(yōu)化后的塔架沿高度方向上的應力變化趨勢。優(yōu)化結果表明，粒子群優(yōu)