2024中國可再生能源大會：大型海上風(fēng)電機組支撐結(jié)構(gòu)動態(tài)特性研究

大型海上風(fēng)電機組支撐結(jié)構(gòu)動態(tài)特性研究報告人：張生俊運達(dá)能源科技股份有限公司運達(dá)股份公司概況發(fā)，積極打造以新能源開發(fā)和碳排放管理為主的綜合能源管理企業(yè)，為20+機組在運時間機組最長在運時間超20年50+風(fēng)電技術(shù)研究歷史中國最早從事風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究的企業(yè)深圳證券交易所上市3000+員工其中900余名研發(fā)和技術(shù)人員15,000+裝機全球超過一萬臺的風(fēng)電機組裝機業(yè)績標(biāo)準(zhǔn)制定國際、國家、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)2023年度新增吊裝容量遼寧4GWt天津t河北0.9GW河北10GW江蘇9.1GW上海1.8GW浙江4.5GW福建5GW江蘇9.1GW上海1.8GW浙江4.5GW福建5GW臺灣廣西7.5廣西7.5GW廣東17GW海南12.3GW運達(dá)股份作為浙江省規(guī)模最大的新能源制造企業(yè)、省屬裝備企省政府領(lǐng)導(dǎo)大力支持運達(dá)股份作為浙江省屬企業(yè)積極投資開發(fā)浙江省區(qū)域的新能源項目。運達(dá)股份作為省屬國資企業(yè)，浙江區(qū)域的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)集群的投資遼寧、山東、江蘇、廣西浙南、福建、粵東風(fēng)速無有有WD225-9/10WD236-10WD260-13WD225-9/10WD260-資本金收益率研發(fā)進度：樣機生產(chǎn)抗臺型“海鷹”平臺機組功率等級：9~10MW年均風(fēng)速：7~9m/s研發(fā)進度：批量交付抗臺型“海鷂”平臺機組.....支撐結(jié)構(gòu)載荷運動響應(yīng)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計和成本2023年中國海上風(fēng)電新增裝機6.3GW，連續(xù)六年居世界前列。隨著海本占比越來越高，目前已超過主機成本，支撐結(jié)構(gòu)是設(shè)計息息相關(guān)，是影響支撐結(jié)構(gòu)成本的關(guān)鍵支撐結(jié)構(gòu)載荷運動響應(yīng)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計和成本8.阻尼對結(jié)構(gòu)的運動響應(yīng)影響較大，支撐結(jié)構(gòu)阻尼按其來源可分阻尼。在載荷仿真分析時，氣動阻尼和水粘性阻尼自動考慮，結(jié)構(gòu)阻尼、輻射阻尼、樁土阻尼需設(shè)計當(dāng)中，所有阻尼比合并考慮，目前工程上借鑒海工氣動阻尼結(jié)構(gòu)阻尼水粘性阻尼軟件自動考慮軟件自動考慮土壤阻尼是由于土的塑性變形和內(nèi)摩擦作用產(chǎn)生的，其大小與土壤的性質(zhì)、樁體的運動幅度大小建立樁土有限元模型自由衰減運動過程1w(X)λ=r1w(X)2πw(Xi+1,土壤阻尼跟支撐結(jié)構(gòu)運動呈強線性關(guān)系低頻振動傳感器傳感器布置現(xiàn)場急停過程，支撐結(jié)構(gòu)總阻尼比可達(dá)1.2%風(fēng)力發(fā)電機組運行中，為最大的捕獲來風(fēng)能量風(fēng)輪系統(tǒng)實時偏航對風(fēng)，使得整機系統(tǒng)在沿機艙軸線縱向有很阻尼（約為8%而機艙橫向基本沒有額外的氣動阻尼。而阻尼對運動響應(yīng)影響顯著，如果特定頻率波浪從側(cè)面激海上風(fēng)電機組在側(cè)向激勵下產(chǎn)生的支撐結(jié)構(gòu)響應(yīng)要顯著高于縱向風(fēng)參數(shù)波浪參數(shù)機組狀態(tài)風(fēng)速（m/s）風(fēng)向(°)有義波高（m）譜峰周期（s）浪向(°)工況101590正常發(fā)電、對風(fēng)工況201590正常發(fā)電、對風(fēng)特定頻率的側(cè)向波浪激勵會引起顯著的塔底左右彎矩增加；動態(tài)加阻技術(shù)仿真測試驗證動態(tài)加阻技術(shù)機組運行穩(wěn)定性.支撐結(jié)構(gòu)頻率主要影響因素有：機頭重量重心、結(jié)構(gòu)幾何尺寸、樁土約束剛度，前兩點較為確定，支撐結(jié)構(gòu)頻率主要影響因素有：機頭重量重心、結(jié)構(gòu)幾何尺寸、樁土約束剛度，前兩點較為確定，在探討優(yōu)化空間。傳統(tǒng)P-Y法模擬樁土剛度適用于小直徑細(xì)長樁，而現(xiàn)在最大的單樁直徑可達(dá)11m，早已海上單樁已不屬于細(xì)長樁針對浙江海域某9MW單樁（樁徑10m）進行了相關(guān)仿真測試研究。研究發(fā)現(xiàn)采用PISA方法進行設(shè)計可大幅優(yōu)化載荷P-Y法、PISA法支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計對比支撐結(jié)構(gòu)泥面轉(zhuǎn)角降低約30%塔底極限降低6.6%、疲勞降低23.5%支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計工程量可大幅降低！針對現(xiàn)場具體機位點，進行仿真測試對比-設(shè)計較為保守支撐結(jié)構(gòu)頻率-波浪頻率耦合風(fēng)浪：即大多數(shù)波浪都是通過風(fēng)吹過水面產(chǎn)生涌浪：由于遠(yuǎn)處風(fēng)浪較大，當(dāng)該處風(fēng)浪離開風(fēng)吹的區(qū)域時，傳播浙江海域臺風(fēng)路徑圖120deg90deg單樁一階頻率浙江海域某場址波浪能量分布.支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計一般由