海上风力发电桩基础承载性能研究

本文经分析认为地基基础结构是海上风电的关键技术,应加强桩基础支撑结构体系在风、波浪等周期性荷载作用下的承载性状方面的研究。     

海上风电工程结构与地基的关键力学问题

作为一种新型清洁能源,海上风力发电受到人们的广泛关注,近十年发展迅猛．海上风电结构既不同于陆上风电结构,也区别于传统的海洋平台,既要考虑风对风机、塔架的作用,也要考虑波、浪、流、冰对水下支撑结构和地基的作用,还要考虑高倾覆力矩作用下地基的变形和承载力．然而,与之相关的水动力学、土力学、结构动力学及流．固一土耦合力学等的现有理论,还远不能满足工程设计和建设的需求,亟待发展．本文在阐述海上风电工程发展现状、结构形式与特征的基础上,重点阐述有关海上风电结构（包括固定式和浮式）的耦合水动力载荷与响应、地基的动力响应与承载特性的研究发展趋势,从水动力学、土力学和结构动力学的角度,凝练其中亟待开展深入研究的关键科学问题,包括：近海复杂海洋环境条件、海上风机系统的耦合水动力载荷、支撑结构和地基的动力响应等,并据此提出近期研究的发展方向,为从事海上风电工程研究和建设的科技人员提供参考．     

地震作用下固定式海上风机动力模型试验及耦合数值研究

海上风机是复杂环境荷载作用下多自由度复杂结构体系．为揭示环境荷载、转子机舱组件及支撑系统之间相互作用对海上风机结构运动响应的影响,建立水动力和结构弹性联合相似准则、气动力的牛顿相似准则,开展了地震、风、波流联合作用下海上风机整体结构动力模型试验,验证了风浪等环境荷载对于地震作用下五桩基础海上风机结构响应的影响．基于FAST v8推导并建立了地震、风、波浪联合作用下海上风机整体耦合数值仿真模型,揭示了该工况下海上风机结构响应的耦合特性,同时发现停机保护策略并不能有效降低海上风机结构地震响应．进一步,探讨了调谐质量阻尼器对海上风机在地震组合工况下的振动控制效果．     

海上风电基础冲刷动力特性及在线监测

海上风电由于其风资源条件好，不受占地条件约束等优点，在全球能源战略中的地位不断提升。海上风电基础广泛存在冲刷问题，冲刷会导致基础承载力下降、结构固有频率变化和海底输电管缆暴露等风险，因此对基础冲刷的监测和预警至关重要。该文首先分析了基础冲刷的动力特性，建立了风机-塔筒-基础一体化仿真模型，研究了基础冲刷深度与基础固有频率的相关关系，并分析了冲刷对结构动力响应的影响；其次提出了基础冲刷低频振动监测方法，并研发了一套海上风电基础冲刷低频振动监测系统。通过该系统在江苏某海上风电场的运用实例分析，探讨了未来基础冲刷监测的改进方向，研究成果可为国内外海上风电工程提供参考。     

海上风电经柔性直流并网技术标准对比分析

对国内外海上风电经柔性直流并网标准的现状进行介绍,选取具有代表性的海上风电经柔性直流并网标准,从功率控制、故障穿越、电能质量、稳定性等几个方面进行对比,分析海上风电经柔性直流并网标准的发展趋势.对中国海上风电经柔性直流并网标准的制修订提供合理建议,以促进海上风电行业的发展.     

大规模海上风电的非并网多元化应用研究——变海上风电场输电上岸为直接输产品上岸的探索

针对海上风电大规模发展成本高、并网难、故障概率高的瓶颈，提出了一种海上大规模风电非并网多元化应用系统。该系统突破海上大规模风电并网的单一应用模式，通过必要的技术创新与集成，将大规模海上风电与高载能产业（如海水淡化、电解水制氢和电解铝等）直接耦合形成一个完整的新系统，变海上风电场输电上岸为直接输产品上岸，不仅破解了大规模、超大规模海上风电应用难题，而且大幅度节省海上风电场投资成本，提高了风电利用效率，具有十分重要的现实和战略意义。     

考虑多主体博弈的海上风电场接入系统规划方法

海上风电可提供高效清洁的新能源,是我国能源结构转型的重要战略支撑,但其接入系统的规划存在对不确定性市场竞争环境下多利益主体间交互行为的影响考虑不充分的问题.提出了一种考虑多主体博弈的海上风电场接入系统规划模型,结合海上风电接入系统投资主体、运营模式多样的特点,兼顾多个参与主体的利益,通过优化接入系统的接入方式和投资运营合作模式,得到最优的海上风电接入系统规划方案.该方法可为多主体投资运营下海上风电场接入系统的科学灵活规划和有效运营管理提供参考.     

基于激光遥测方法的某在役风电塔现场实测分析

风力发电塔作为一类特殊的高柔结构,顶部支撑的风机在工作状态下对塔身产生动态激励,目前的风电塔振动实测通常采用接触式传感器.为发展风电塔现场非接触测试技术,本文对激光遥测方法进行阐述,利用加速度计和激光遥测设备对某1.5 MW风电塔进行环境脉动激励下的动力实测,对两种仪器的现场使用及测试结果进行对比,分析遥测方法的优势.利用得到的多组实测信号,分别采用峰值拾取法和随机子空间识别法进行分析处理,获得该风电塔的自振频率.     

风电机组基础结构形式及计算方法

风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界上国家层面的密切关注。风力发电机组正常运转需要稳固的基础。随着风电机组的装机容量不断增大并由陆地发展到海洋,风电机组基础面临海洋环境更复杂的荷载工况,故对其进行研究更具有理论意义与工程应用价值。系统阐述了中外风电机组基础的结构形式及其计算分析方法的研究现状与最新进展。首先,分别介绍了风电机组基础在陆地和海上不同类型的结构形式及其适用范围;其次,对风机基础结构体系的风机荷载与环境荷载、静力学与动力学计算、结构冲刷及腐蚀等相关问题研究进行了系统分析与归纳;最后,指出风电机组基础研究和应用中存在的问题并提出了研究方向,同时还展望其未来在中国广阔的发展前景。     

海上风电场建设重大工程问题探讨

三峡集团公司承担了国家“十一五”科技支撑计划项目中近海风电场选址及风电机组运行、维护技术开发和近海风电机组施工、测试专用设备的研制等有关课题的研究工作,在江苏近海和潮间带建设了多台具有自主知识产权的试验风机。通过研究测风、风资源评估、基础结构、运输吊装、运行维护等海上施工关键技术,以及推动大型海上风力发电机组的研发,探索降低海上风电开发成本的措施。以海水淡化为切入点,开展风电的非并网应用研究,寻求解决风电消纳问题的新方法。