海上風(fēng)電機(jī)組支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)問題研究.pdf

1、近些年,隨著能源需求的增長,陸上風(fēng)電開發(fā)的日趨飽和,人們越來越多的把目光投向海上風(fēng)電。造價(jià)的昂貴,施工、維護(hù)的不便,使得海上風(fēng)電機(jī)組的經(jīng)濟(jì)性、安全性與穩(wěn)定性成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn),海上風(fēng)電機(jī)組的支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題則不可避免的成為國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)開發(fā)海上風(fēng)電所須解決的首要問題之一。本文在缺乏相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范的情況下,根據(jù)國內(nèi)外研究成果,對海上風(fēng)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)型式、經(jīng)濟(jì)性、適用性等方面進(jìn)行分析,并根據(jù)我國今后一段時(shí)間內(nèi)擬開發(fā)海域的海洋水文條件,對適用于

2、20-50m水深的海上風(fēng)電機(jī)組導(dǎo)管架式支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行研究。在此過程中參考了成熟的海上石油平臺的設(shè)計(jì)方法,從海洋工程的角度,考慮海洋水文、地質(zhì)等因素的影響,對機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行全面分析。
　　首先,對支撐結(jié)構(gòu)型式進(jìn)行了選型設(shè)計(jì)。與此同時(shí),對機(jī)組各工況分析,計(jì)算出支撐結(jié)構(gòu)頂部法蘭處的載荷,考慮了波、流、海生物附著等環(huán)境載荷的影響,合理的組合出適用于海上風(fēng)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的載荷工況。
　　其次,參考海上石油平臺的

3、設(shè)計(jì)方法,運(yùn)用海洋工程軟件SACS,對導(dǎo)管架式支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模,并對泥面下部樁體進(jìn)行定義,使用P-Y曲線法,對樁體與土壤的耦合問題進(jìn)行等效處理,把非線性問題轉(zhuǎn)化為線性問題,以便對結(jié)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析。
　　最后,參照美國石油協(xié)會(API)對海上結(jié)構(gòu)的規(guī)范,對導(dǎo)管架式支撐結(jié)構(gòu)進(jìn)行靜強(qiáng)度、屈曲、穩(wěn)定性等方面的校核,以及支撐結(jié)構(gòu)整體的模態(tài)、地震響應(yīng)的求解分析,根據(jù)計(jì)算結(jié)果,對比API規(guī)范,優(yōu)化結(jié)構(gòu),最終得到滿足設(shè)計(jì)要求的海上風(fēng)電機(jī)組支撐結(jié)構(gòu)