海上漂浮式风机支撑结构疲劳强度分析研究综述.pdf

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1、中外船舶科技2013年第3期船舶设计海上漂浮式风机支撑结构疲劳强度分析研究综述方龙，李良碧(江苏科技：大学船舶与海洋工程学院，江苏镇江212003)摘要：海上风力发电具有广阔的应用前景，因此有必要大力发展海上风机项目。海上风电是未来重要的可持续能源，国内外对于海上风电机组以及支撑结构的疲劳寿命进行了广泛和深入的研究，海上漂浮式风机支撑结构疲劳寿命问题开始引起国内外的关注，并成为海上风机研究的重点内容之一。关键词：海上漂浮式风机；支撑结构；疲劳寿命随着我国经济的腾飞，各行各业对能源的需求典、爱尔兰和德

2、国等欧洲国家。在我国，近海风能资量也越来越大。节约能源、提高能源利用率以及开源预计可达7．5亿kw，是陆上风能资源的3倍，而发和利用新型能源已成为我国能源战略的主要内且距离电力负荷中心很近，随着海上风电场技术的容。据世界风能协会(WWEA)统计，至2009年底，全发展成熟，海上风电必然会成为未来重要的可持续球海上风机装机容量已达到1956MW，占陆海总装能源。机容量的1．2％，2009年新增装机容量为454MW，增海上风力资源丰富，比陆地风力发电量更大。长量达到30％Il_。强风往往出现在海上，且是

3、离岸较远的深海。离岸海上风电场总投资成本一般比陆上风电场总10km的海上风速要比陆上或者沿岸风速高约投资成本高出2倍左右h2]，但由于海上风力发电具25％，受环境影响小，并且不占用陆上土地资源，不有较高的海上风速(离岸越远，风速越大，单个风机涉及土地征用等问题；海上风剪切度小，风速高度容量就越大)，以及可将风场建在离用电高峰区较变化较小；海上湍流强度低，海平面摩擦力较小，从近的地方以有效减少风能传输损耗等优势，因此一而降低了作用在风力发电机组上的疲劳载荷，延长直受到风电开发商的关注l3I。随着风电技

4、术的进步，了风电机组的使用寿命，因此发展深水区域的海海上风电开发开始进入El程。2000年，丹麦政府在上风机有着更为广阔的空间。而现有的固定式风力哥本哈根湾建设了世界上第一个商业化意义的海机技术被限制在水深为30m的区域，已经无法满上风电场，安装了20台2Mw的海上风机，已运行足技术上要求，因此漂浮式风力机可能是这一区域至今，为海上风电开发积累了经验。此后，世界各国最适合的选择。也开始考虑海上风电的商业化开发。目前，欧洲已随着海上风力发电机组单机容量的逐步加大建成的海上风电场有30余座，累计装机容量

5、超过和当今海洋技术的发展，漂浮式风力发电机已成为100万kW。海上风电技术正在完善，海上风电场未来风机发展的必然趋势。然而人们对漂浮式风力开始进入规模化发展阶段，具有巨大潜力。发电机的研究分析尤其是对其疲劳寿命的研究少之又少，因此有必要进行深入研究。1研究的理论意义和实用价值2国内外研究现状和发展趋势风力发电是新能源领域中技术最成熟、最具开发条件和最有发展前景的发电方式之一，各国纷纷2．1海上风电机组概述视其为新能源战略中最重要的组成部分[51，目前全球欧洲的风力发电技术比较成熟，近海风电的开海上风

6、电场的开发主要集中在丹麦、荷兰、英国、瑞发利用也走在世界前列。欧洲风能协会(EWEA)作者简介：方龙，硕士研究生，研究方向为海洋工程。李良碧，副教授，研究方向为海洋结构物疲劳寿命。(⋯造中外船舶科技2013年第3期2010年7月发布的数据显示，欧洲的海上风电在全虽然海上风电场电网联接成本相对较高，但是球一枝独秀，占世界海上风电装机容量的95％左海上风能开发的经济价值和社会价值正得到越来右。欧洲规划，到2020年，近海风电装机容量达到越多的认可，海上风电的发电成本也将越来越低。240000MW，年发电

7、量720TW·h，可以满足l／3的自从1991年丹麦Vindeby海上风电场建成以来，海欧洲用电量。由于欧洲陆地面积少，陆上风资源有上风力产业得到了飞速发展。随着2010年上海东限，而海上风资源丰富，离海面40m高的区域潜在海大桥海上风电场并网发电，中国也逐步加入了海风能超过3000TW·h，能够满足欧洲每年2500上风电市场。到2009年，欧洲累计建成38个海上TW·h的电力需求。因此，欧洲对海上风电资源的开风电场，累计装机容量超过200万kW，其中，英国发最积极，技术最成熟l81。表1是欧盟成员

8、国海上风和丹麦是发展海上风电最快的国家，分别占据了世能规划与目标。界市场份额的44％和30％。表2列出了欧洲各国离表1欧盟成员国海上风能规划与目标

9、2中外船舶科技2013年第3期设计岸距离lkm外海上风电场的装机情况2]。较小的海况，或需要对地基进行处理的情况。国外海上风力发电技术已日趋成熟，然而我国导管架结构形式通常有3或4个桩腿，桩腿之海上风能的开发才刚刚起步。对于我国从广东到山问用撑杆相互连接，形成一个有足够强度和稳定性东的东部沿海地区人口密集的那些省份而言，海