利用海上风能

<正>目前,世界上绝大部分风电设备都安装在陆地上,但人们早已把目光投向了海洋。1990年,瑞典安装了第一台试验性的海上风电机组,离岸350米,水深6米,单机容量220千瓦。1991年,丹麦在波罗的海的洛兰岛西北沿海建成了世界上第一个海上风电场,拥有11台450千瓦风力机,能为2000~3000户居民供电。自2000年起,兆瓦级风力机开始用于海上,从而让海上风电项目初步具备了商业化应用价值。2002年,丹麦在北海海域建成了世界上第一座大型海上风电场,安装2兆瓦风力机80台,装机容量16万千瓦。随后,瑞典、德国、英国、爱尔兰、荷兰、比利时、法国等诸多欧洲国家都陆续投入了海上风电场的建设。在欧洲之外,目前中国也在大规模建设海上风电场。2007年,首台1.5兆瓦海上风电机组安装于渤海,接入海上油田的独立电网。2010年,上海东     

在大海中安装基础

正确定了海上风电场的选址后,接着便是安装一台台的风力机。很明显,风力机并不能直接站立在海面上,它们需要下部基础来固定在海床上。这就是海上风电与陆上风电的最大不同:陆上风力机只需要一块足够厚重的混凝土板就能够支撑;而海上风电需要结构复杂的基础来连接海床。基础(也称支撑结构)为风力机塔筒底部往下直至进入海床部分的末端位置,是与地基接触的承重构件,作用是将上方的结构载荷传递给地基,需要在20~30年的生命周期中支持上部风力机的安全运行。受海上强风、海水腐蚀、波浪及海流冲击等因素,海上风力机的基础施工难度大、建设成本高,通常占整个风电场工程成本的20%~30%。针对于不同的海床深度、地质条件、     

漂浮式风电场的基础形式和发展趋势

阐述了海上风电场的分类,并对漂浮式风电场风电机组的浮式基础作了详细的介绍。随着风电开发技术的成熟,风机容量大型化、垂直轴风机的应用及建立非并网风电多元化应用系统将是以后漂浮式风电场发展的趋势。     

海上风电基础结构选型与施工工艺

目前,国内对海上风电机组及其海上风电场建设的一系列相关技术的研究和装备的研制尚处于起步阶段,支撑风力机的基础结构设计就是其中的关键技术之一.该文针对海上风电的基础结构设计,给出了国际上常用的结构形式及其适用条件,探讨了各种基础类型的选型原则,对比分析了每种基础形式的施工工艺,为我国的海上风电场基础设计和施工提供了理论指导.     

漂浮式海上大型风力机研究进展

海上风力发电正在向距岸更远、水深更深的海域发展.适用于近海/近岸深水海域(水深50m)的漂浮式海上风力机是未来海上风力发电的发展方向,并已经成为当今世界风电领域和海洋工程领域的研究热点之一.我国在漂浮式海上风力机领域起步稍晚,发展迅速,但距离世界先进水平尚有一段距离.为促进我国漂浮式海上风力机的发展,本文首先回顾了国外漂浮式海上风力机的发展历程和主流技术形式,继而简述了国外漂浮式海上风力机兆瓦级全尺寸样机的海试工作,并从研究角度就设计要求、数值仿真和实验室试验三个方面讨论了漂浮式海上风力机的技术与挑战,最后简介了我国漂浮式海上风力机的发展现状,并讨论了在环境条件限制下,我国发展漂浮式海上大型风力机的问题与解决方案.     

整体安装

正既然在远海高精度安装很困难,那把需要精密操作的步骤移到稳定的陆上或者岸边不就行了吗?风力机整体安装便是如此。整体安装时,风力机各部件像搭积木一样,在码头完成拼装,再用大型起重机整体吊到运输驳船上,或者也可以直接在停靠于码头的运输驳船上拼装。驳船由拖轮拖至安装位置,再由起重船一次性将风力机整体吊装到基础上。由于风力机只需在海上吊装一次即可完成作业,因此大大减少了海上安装的时间与风险。但需要大型运输驳船和大型海上起重船等设备。目前我国海上风电场采用这一安装方式的较多。下面以江苏响水海上风电场的西门子4兆瓦风力机的安     

资讯·瞭望

关注中国科技新脚印我具有完全自主知识产权5兆瓦海上风电机组顺利下线7月,中国船舶重工集团公司自主研制的5兆瓦海上风电机组样机在重庆海装风电总装生产基地成功下线。该风力发电机拥有完全自主知识产权,历时3年技术攻关,先后在传动系统、控制系统、海洋腐蚀等关键技术领域取得了重大突破,拥有了32项国家专利技术,形     

浅析风力发电机组优化选型及电场选址

从风能利用和风电成本两个角度出发,推导出风电场选址与风力机优化选型的目标函数,提出将风力机容量系数作为风电场选址与风力机选型的判据,同时给出了基于风速分布特性的风力机容量系数计算方法。     

海上风电场运行维护系统

海上风电产业发展迅猛,海上风电机组运行维护要求不断提升,海上风电场运营管理方式相对落后,使得整体运营费用居高不下,严重制约风电产业的健康发展。该文提出适用于风电产业的大型装备运行维护系统研究方法。在总结国内外风电场特别是海上风电场运行维护的特殊需求和存在问题的基础上,阐述了海上风电场运行维护系统的定位、重点要解决的问题和创新工作内容;设计了系统的总体框架,分析了各个子系统的业务功能及其相互关系,探讨了风电机组物料清单(BOM)和维护工作流程两项关键技术;开发了软件系统并在企业应用验证。     

基于GSPN的海上风电场维护过程建模与分析

随着海上风电产业的规模化发展,大型海上风电场对风电机组维护保养的要求也将越来越高,全面地考虑影响海上风电场维护工作的各项因素,科学合理地实施风电机组维护工作,对于降低风电场运营成本、提高风电场运营效率具有重要的作用。该文着眼于提高海上风电场维护工作效率,提出了基于广义随机Petri网(GSPN)的维护过程建模仿真方法。通过对海上风电场维护工作全过程的分析,按照维护工作过程的层次结构自顶向下建立了相应的着色Petri模型,运用GSPN相关理论对工作票的执行过程及其实施效率进行了深入论述,采用着色Petri网仿真工具CPN Tools对维护过程进行了仿真,并对影响维护工作的相关因素进行了分析。     

叶片覆冰对支撑结构抗冰性能的影响分析

海上风能资源作为清洁能源具有较大发展潜力。在我国黄渤海地区,风力机叶片表面在寒冷潮湿环境下易出现覆冰现象,覆冰不均匀可能会改变风机支撑结构的整体力学性能。在结冰海域,海冰会造成风电基础结构强烈的冰激振动。叶片覆冰后不仅会降低风电机组的发电效率,还会影响支撑结构的冰振特性。本文首先通过FENSAP-ICE对叶片覆冰过程进行研究,明确了不同环境条件下的风机叶片覆冰特性;其次,采用增加质量和改变质心位置的等效质量分布方法,建立风机叶片覆冰后支撑结构的冰振响应分析方法。最后,选取某单桩式海上风电基础结构,对不同的风机叶片覆冰情况下支撑结构的力学性能进行分析,并讨论叶片覆冰对支撑结构的抗冰性能影响。     

浮式风机半潜平台稳性数值分析

随着大型海上风电场的建设逐步由浅海域向深海海域发展,研究浮式风机已成为各国开发海上风能的热点工作,相应的传统固定式基础结构已不能满足海上风力机工作性能要求.因此设计一种三立柱式半潜平台作为浮式风机基础结构,并结合海洋平台与陆地风机的特点,应用海洋工程商业软件SESAM对半潜平台完整稳性及破舱稳性进行数值分析,主要考虑平台发生大角度倾斜及舱室破损倾斜后,浮式风机是否会出现倾覆现象.模拟结果证明,一舱破损或两舱破损风力机不会出现倾覆现象,风机可以保证正常发电.     

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。     

海上风电机组基础的适用性与选择

海上风电基础在风电的正常建造和运营维护中占有重要的位置。它的选择与受力特点、海床的地质结构情况、海上风浪载荷以及海流、冰荷载等诸多因素有关。因此,海上风电机组的基础被认为是造成海上风电成本较高的主要因素之一,选择经济合理适用的基础结构及施工方法是海上风电场研究开发的主要课题。     

考虑风电机组旋转备用的风电系统备用容量计算

文章提出变速风电机组旋转备用概念和实现算法,设置风电场出力上限,利用风电机组出力可控性,实现风电场间互补备用,减少常规机组提供的备用容量。采用 K-均值聚类算法对风电场历史数据进行聚类分析,分析风电场功率预测偏差引起的风电系统备用需求的概率分布。设定电网安全运行置信度,计算常规机组所需提供的备用容量值。结果证明,风电机组旋转备用和良好的风场风资源互补性可以减少常规机组所需提供的旋转备用容量,多风场聚合为一个等值风场,可以减少调度出力给定值。     

混合风电场中双馈风电机组三相短路电流分析

近年来风力发电发展迅速,风电场逐渐形成了双馈风电机组和直驱风电机组混合运行的格局。由于双馈风电机组与直驱风电机组暂态特性的差异,直驱风电机组对双馈风电机组的短路电流可能产生影响,无法对混合风电场的短路电流进行准确计算。为此,针对双馈风电机组和直驱风电机组组成的混合风电场,建立了混合风电场故障工频等效电路,推导了不同机组影响下的双馈风电机组输出短路电流表达式。通过与单机双馈风电机组短路电流的对比,分析并总结了混合风电场中双馈风电机组短路电流的影响因素和变化规律。针对不同影响因素下双馈风电机组的短路电流,利用时域仿真进行了分析和验证,仿真结果证明了理论分析的正确性。     

海上风电场面临哪些考验?

正安装并非是海上风电场唯一的难点。海上风电场的设计寿命长达20~30年,其工作环境比陆地恶劣得多。期间一旦发生故障需要维修的话,所需经费更是远大于陆上风电。如何保证风力机在复杂海洋环境和不同运行条件下的安全运转,并经受台风、严寒、腐蚀、雷暴的考验?这是海上风力机制造厂家和基础设计施工单位必须考虑的问题。台风来了,风电场还能运行吗?台风是我国东南沿海常见的灾害天气,其影响范围广、平均风速大、湍流强度高、风向变化快、持续时间长,对风电场有着惊人的破坏力。可导致叶片断裂、塔筒折断、机舱罩倾覆等。目前我国在台风多发的南部海域建设的海上风电场较少,从陆上风电场的情况来看:2003年第13号台风"杜鹃"于9月2日在广东汕尾登陆,登陆时中心附近最大风力达12级,登陆点附近的风电场测得     

风电场容量系数计算方法的研究

容量系数反映风电场风速与风力发电机组的匹配程度,是风电场机组选型时衡量的一个重要指标。基于风电场风速的Weibull分布函数和风力发电机组输出特性的二次函数,建立计算容量系数CF数学模型,并且通过工程算例验证该计算方法是可行的。工程实例结果分析表明,风电场的容量系数和发电量近似呈线性关系,同时风电机组的塔架高度和额定风速的选择会影响风电场容量系数的大小。     

风电机组设备选型的主要技术要素探析

风电机组的选择是一个复杂的问题,主要和风机单机容量的选择、功率调节技术考虑、安全等级确定、风机关键部件的技术要求有关。本文从水平轴和垂直轴风电机组等结构型式出发介绍了风电机组结构型式的选择,并阐述了风电机组功率调节技术和安全等级选择方面的分析方法,最后从对风电机组起决定性作用的"单机容量"的角度提出了风电机组的选型方法。     

采用动态灰聚类算法的风电场动态等值方法

针对风电机组运行状况间具有动态灰色关联性的特点,提出一种基于动态灰聚类算法的风电场动态等值方法.首先,根据实测运行数据对风电机组间的关联性进行分析,并确定数据样本的跨度选取时长.然后,采用动态灰关联分析,构造一个可以体现风电机组运行状况间动态灰色关联性的关联度矩阵G;进而以G中的样本组作为聚类指标进行K均值聚类,得出更合理的机群划分结果.最后,采用容量加权法计算机群等值参数,完成风电场的动态等值.仿真实验结果表明:所建立的动态等值模型与详细模型较接近,能够较准确地反映风电场的动态响应特性.