基于长期性能的半潜浮式风机平衡控制研究.pdf

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1、硕士学位论文基于长期性能的半潜浮式风机平衡控制研究BALANCECONTROLOFTHESEMI-SUBMERSIBLEFLOATINGTURBINEBASEDONLONG-TERMPERFORMANCE温宇鹏哈尔滨工业大学2018年06月国内图书分类号：TK83学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工程硕士学位论文基于长期性能的半潜浮式风机平衡控制研究硕士研究生：温宇鹏导师：李朝副教授申请学位：工程硕士学科：建筑与土木工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2018年06月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TK83U

2、.D.C:624AdissertationsubmittedinpartialfulfillmentoftherequirementsfortheprofessionaldegreeofMasterofEngineeringBALANCECONTROLOFTHESEMI-SUBMERSIBLEFLOATINGTURBINEBASEDONLONG-TERMPERFORMANCECandidate：WenYupengSupervisor：Prof.LiChaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecia

3、lity：ArchitecturalandCivilEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要风能是一种无污染的可再生能源。目前，蓬勃发展的风电市场已证明了陆上风电大规模商业化开发的实力，而我国1.8万千米的海岸线和约300万平方公里的海洋国土面积同样蕴含着巨量风能亟待开发。深圳作为一个沿海发达城市，海上风力发电可直

4、接利用到城市的发展中去，故本文的研究将结合深圳市海况，围绕一种合理高效的海上风机长期性能评价方法，以期提高海上风机的长期发电效率和疲劳性能。首先统计分析了深圳市周边海域的24年连续后报海况数据，通过与深圳市海洋局提供的近2年来的风浪实测数据对比，确保长期数值模拟数据的可靠性。其次探究了风速、有义波高和波浪周期等的边缘概率分布形式。最后使用Copula函数给出了风速、浪高和波浪周期三者的联合分布。直接计算所有长期海况下的风机性能耗时巨大，本章旨在找到一种高效评价浮式风机长期性能的方法。首先，使用最大差异算法在24年的总样本中选出最具有代表性的1000组数据

5、。每个海况样本点包括风速、风方向、有义波高、波浪方向以及波浪周期等5个变量。以NERL的OC4DeepCwind半潜式风机为对象，批量计算其在筛选海况下的风机响应，包括平台的纵摇、纵荡、横摇和横荡的均值和标准差以及机舱加速度、塔底弯矩和发电量等11个变量。最后通过径向基插值法，重构24年所有海况下的风机响应。进而研究不同超越概率阈值下风机机舱加速度以及平台纵倾对塔底疲劳损伤和风机发电量的影响。针对OC4DeepCwind半潜式风机基础，设计一套利用压载调节风机平衡的控制系统。首先分析了平台侧浮筒压载的移动与平台倾角的关系，并确保海上风机可通过调节其侧浮筒

6、的压载使得风机基础在不同的风向及风速下都能保证其平台倾角在一定的阈值内，从而减少风机的停机时间、增加发电量，提高疲劳性能。关键词：风浪联合分布；OC4DeepCwind；FAST；风机长期评价；压载调节系统-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWindenergyisapollution-freerenewableenergysource.Withtherapiddevelopmentofwindpowertechnologyandequipmentintheworld,windpowergenerationhasbecomeanewene

7、rgytechnologywiththemostextensivedevelopmentconditionsandcommercialdevelopmentprospects.Withacoastlineof18,000kilometersandanoceanareaofabout3millionsquarekilometers,hugeamountsofwindenergyarecontainedinChina,sothereisamplescopeforthedevelopmentofabundantoffshorewindenergy.Shenzh

8、en,asacoastaldevelopedcity,canuseitsoffs