Spar型浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)系泊系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著全球能源結(jié)構(gòu)變化及化石能源的日益枯竭,近年來風(fēng)能作為一種新型的可再生綠色能源逐漸走進(jìn)人們的生活,風(fēng)能的開發(fā)利用成為世界各國能源政策的重要方針。風(fēng)力發(fā)電作為風(fēng)能利用的一種有效地開發(fā)形式被各國學(xué)者予以研究,世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展。但近年來隨著國內(nèi)外陸上及近海風(fēng)電場的建設(shè)使用,它們所帶來環(huán)境影響和開發(fā)效益低等問題也逐漸被暴露。人們在尋找解決問題辦法時,隨著海洋工程技術(shù)的快速發(fā)展,開始把海上風(fēng)電場選址逐漸移向了深海。因傳統(tǒng)的固定式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的造

2、價會隨著水深的加深快速增加,很難得到大規(guī)模發(fā)展,近年來深海浮式風(fēng)電的開發(fā)利用成為人們研究的熱點(diǎn)。
　　目前對于深海風(fēng)電開發(fā),能否在盡可能低成本的情況下設(shè)計研究出合適的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)及其配套的系泊系統(tǒng)是關(guān)系到浮式風(fēng)電產(chǎn)業(yè)夠否大規(guī)模發(fā)展的重大問題之一。國內(nèi)外學(xué)者對此已經(jīng)做了大量研究,但研究的重點(diǎn)多注重于基礎(chǔ)的概念設(shè)計和結(jié)構(gòu)的運(yùn)動響應(yīng)分析,對于浮式風(fēng)電系泊系統(tǒng)的研究相對較少。而系泊系統(tǒng)作為浮式風(fēng)電結(jié)構(gòu)的重要組成部分,其投入成本在海上浮式風(fēng)電的

3、成本中占據(jù)著較大比例。因此在進(jìn)行浮式風(fēng)電結(jié)構(gòu)設(shè)計時,系泊系統(tǒng)的設(shè)計占據(jù)著重要因素,對系泊系統(tǒng)性能進(jìn)行研究具有現(xiàn)實(shí)的工程意義。
　　本文以一座100米水深的3.6MW Spar型浮式風(fēng)電基礎(chǔ)為研究對象。從減小結(jié)構(gòu)運(yùn)動和系纜張力沖擊為出發(fā)點(diǎn),對該結(jié)構(gòu)及其系泊系統(tǒng)的性能進(jìn)行了詳細(xì)研究,主要工作有:
　　1.建立了基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的三維水動力模型,利用三維勢流理論在頻域范圍內(nèi)計算了結(jié)構(gòu)的水動力特性和運(yùn)動性能,得到了結(jié)構(gòu)的附加質(zhì)量、附加阻尼、

4、一階波浪激勵力以及運(yùn)動響應(yīng)傳遞函數(shù)。
　　2.研究了浮式風(fēng)機(jī)張緊式和懸鏈線式兩種不同型式的系泊系統(tǒng),并在時域范圍內(nèi)對其進(jìn)行了分析。以減少結(jié)構(gòu)運(yùn)動響應(yīng)和系纜張力沖擊為出發(fā)點(diǎn),對比了兩種系泊方式的優(yōu)劣。研究表明對于海上浮式風(fēng)電,張緊式系泊系統(tǒng)比懸鏈線系統(tǒng)有著更好的系泊性能。
　　3.采用時域分析的方法對浮式風(fēng)機(jī)張緊式系泊系統(tǒng)進(jìn)行了耦合響應(yīng)分析,針對張緊式系泊系統(tǒng)的特點(diǎn),以減小結(jié)構(gòu)運(yùn)動響應(yīng)和系纜張力沖擊為出發(fā)點(diǎn),對比分析了不同系泊