开题报告基于spar浮式风电支撑结构及系泊系统设计

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1、中国海洋大学本科毕业论文（设计）开题报告题目基于Spar浮式风电支撑结构及系泊系统设计院、系工程学院海洋工程系专业年级船舶与海洋工程2010级学生姓名学号指导教师教授教务处制表2014年3月7日10一、选题依据课题来源、选题依据和背景情况；课题研究目的、学术价值或实际应用价值课题来源、背景情况:随着全球经济的发展，能源问题越来越受到各国的重视。在目前的能源结构中，煤、天然气、石油及核能等非再生能源占据着世界能源供应的主要形式。但其所带来的环境问题（大气污染、核残料辐射污染等）却不容乐观。而风能作为一种清洁的可再生绿色

2、能源，开发效率好，具有大规模开发条件和商业化前景，越来越受到世界各国的重视。近几年，全球风电市场每年都在快速增长，预计未来20-25年，世界风能市场每年将递增25%。相比于传统的陆上风电海上风电有着明显的各项优势：1：海上空间大，风速大，且风力稳定,可利用时间长；2：我国沿海地区商业发达,用电量需求巨大,相比于传统的陆上发电,沿海地区的近海发电可通过较短的距离运输到企业用户，减少经济成本3：海上有大片广阔平坦的区域,风电产业的发展空间不受限制,允许风电场建设更为大型化和产业化。自从1991年丹麦建立第一座海上风电场V

3、indeby以来，海上风电产业得到了快速的发展，特别是丹麦、英国、德国等欧洲国家成为了海上发电的主力，随着2010年上海东海大桥海上风电场并网发电，中国也逐步加入了海上风电开发的行列。2010年英国建成的Thanet海上风电场,总装机容量300MW，安装了100台功率为3MW的vestas风力涡轮机，电厂的发电量相当于20多万英国家庭的年用电量，成为目前（2012年6月）最大的已建成的海上风电场。而未来海上风电更是朝着更大型化发展，除了已经完成建设和正在建设的海上风电场外，各个国家提出了多项大型海上风电项目，其中最为

4、引人注目的就是英国DoggerBank海上风电项目，总装机容量达到9000兆瓦。2012年初，全球共有200多台涡轮机组在几个风电场实现了并网，总容量达到近900兆瓦。目前，全球正在建设近6000兆瓦容量的海上风电，其中有17兆瓦的容量建设已经获批。预期在未来海上风电容量将增加十倍。欧洲风能协会估计到2020年40000兆瓦的海上风电每年可供电148000000兆瓦时，足以满足超过欧洲电量总需求的4%，可减少二氧化碳排放8700万公顷]。所以近年来，近海风力发电技术成为国内外学者的研究的热点。我国近海风能资源预计可达

5、7.5亿千瓦，是陆上风能资源3倍，海上风力发电必将成为未来发展的重点，而远海的浮式风电必将成为风电发展的重中之重。课题研究目的、学术价值或实际应用价值:10由于近海资源的有限：1近海风电场的建设不利于其它近海资源的开发以及船舶的航行。2随着生活品质的提高，人们对环境要求也越发苛刻，在国外有相关环境保护者已经提出海上风电场的建设，应该远离海岸线，建造在离岸30-50公里以外的海域的要求,也受到了相关部门的重视。这就使得风电场的建设将越来越深海化。深海化带来的问题使得固定式的风电基础随着水深的加深越发不经济，海上浮式风电

6、的发展日益成为人们关注的对象。对于传统的海上浮式采油结构，国内外已有大量学者对其做个系统的研究，然而与传统的海洋油气产业相比，浮式风电有着其独特的特点，主要表现在：1浮式基础上的载荷小很多。风机连同支撑立柱的重量在数百吨而油气开发平台的重量在几千吨到数万吨。2投资回收期长、收益较油气开发低。3风电机组的收益远低于油气开发，受投资、收益限制，需开发适合（水深50-200米）的浮式风电基础结构及相应的系泊系统和安装装备。4浮式系统的运动响应控制更为严格。5所需要的数量远大于油气开采装置数量，要求大规模制造生产。而风电产业

7、带来的经济效益不够明显造成的经济限制依旧海上浮式风电的产业化所面临的重大问题。但由于浮式风电基础相比于传统的海洋工程浮式结构，体积小，重量轻，相对水深较浅使得对浮式结构的优化，在一定范围内减少成本投入，使其能够得到大规模产业化生产提供了可行性。10二、文献综述国内外研究现状、发展动态；查阅的主要文献随着海洋资源开发越来越受到各国的重视，对于海上平台，海上风电的研究也日益成为人们研究的热点，目前国内外对海上浮式风电、深海采油平台系泊系统的研究现状为：2008年张素侠,唐友刚等人采用针对海洋平台的Spar结构系泊系统，应

8、用应力波理论分析了缆绳内水平张力、波数、缆索坐标等参数对缆绳内应力波传播特性的影响,并且计算得到了缆绳在松弛、松弛-张紧和张紧三种状态下缆绳的运动和张力，比较分析了缆绳三种运动状态的区别，发现三种状态下，缆绳结构的运动特点、最大张力以及对结构的破坏程度均有所不同。在此基础上对平台浮体和系泊系统进行了耦合分析，得到了缆绳的力与外界环境荷载的部分关