05-不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选.pdf

1、牛志强、李治国、薛俊芳、高志鹰、汪建文牛志强、李治国、薛俊芳、高志鹰、汪建文不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选Dynamic response and mooring optimization of tension-leg floating wind turbines in different environments第十九届中国可再生能源大会2024年8月17日陕西西安目录CONTENT01020304研究背景与意义数值模型与技术线路模型验证与结果分析结论研究背景与意义1/20研究背景及意义研究背景及意义深海风电场不同于浅海风电场，其所面临的海洋环境更加复杂，而张力腿漂浮式风力机张

2、力腿漂浮式风力机相较其他平台而言，可以更好地适应深海环境的容忍度较差、风浪波动大等特点。相较其他平台而言，可以更好地适应深海环境的容忍度较差、风浪波动大等特点。漂浮式海上风电场第十九届中国可再生能源大会陕西西安不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选内蒙古工业大学 张力腿漂浮式风力机2/20研究背景及意义研究背景及意义第十九届中国可再生能源大会陕西西安不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选内蒙古工业大学 国内外研究现状国内外研究现状Huang、Le等人等人分别基于不同海洋深度以及控制成本两分别基于不同海洋深度以及控制成本两个方向进行研究个方向进行研究Matthias 针对优化系泊系统

3、针对优化系泊系统分析了分析了海流入流角度对平台运海流入流角度对平台运动的影响动的影响李春团队针对恶劣海况下分析了系泊失效对漂浮式风力李春团队针对恶劣海况下分析了系泊失效对漂浮式风力机平台自由度的影响机平台自由度的影响蔡新蔡新团队团队设计新型浮式平台分析了设计新型浮式平台分析了不同波浪入射角以及波不同波浪入射角以及波浪频率下的水动力性能。浪频率下的水动力性能。余万、穆安乐等团队分别探余万、穆安乐等团队分别探究了浮式风力机基于多种工况究了浮式风力机基于多种工况下，系泊长度、直径、导缆孔等参数对平台运动的影响下，系泊长度、直径、导缆孔等参数对平台运动的影响。3/20研究背景及意义研究背景及意义第十九

4、届中国可再生能源大会陕西西安不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选内蒙古工业大学 问题与研究方法研究现有问题以往对张力腿浮式风力机的深海海域的动态响应研究较少。同时目前现有系泊系统在深海海域环境下对风力机的影响尚未完全解析。研究意义通过系泊线径的研究可以提高浮式风力机整体的稳定性,在一定程度上降低建造成本，为后续深远海风电场的建设工作提供经验。因此本文采用美国可再生能源实验室(NREL)5MW风力机组并通过Open FAST建立基于张力腿(TLP)浮式平台的数值模型，计算不同线径下的运动偏移后，系泊线径对平台运动响应的影响程度，以平台运动响应最小为基础，根据高斯混合模型在该工况下得到系泊

5、线径的最优解进行深入探究。研究方法数值模型与技术线路4/20数值模型与技术线路数值模型与技术线路总质量系泊动力学模型总质量系泊动力学模型第十九届中国可再生能源大会陕西西安不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选内蒙古工业大学 采用集中质量法来离散化系泊缆绳，在求得每一部分的动力学响应后，叠加至整个系泊模型。索引从底部固定端开始，锚节点的值为零，节点0和1之间的缆绳段的索引为1/2。其中节点i的质量矩阵可表示为：5/20数值模型与技术线路数值模型与技术线路湍流风场与环境载荷湍流风场与环境载荷采用IEC61400-3海上风力机风谱模型IEC Kaimal谱。同时通过TurbSim 生成三维时域

6、湍流风场以及Open FAST中的气动模块计算得到叶片气动载荷。第十九届中国可再生能源大会陕西西安不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选内蒙古工业大学 风谱湍流等级轮毂高度平均风速仿真时间A90m11.4m/s01600s6/20数值模型与技术线路数值模型与技术线路建立浮式平台与系泊系统模型建立浮式平台与系泊系统模型 第十九届中国可再生能源大会陕西西安不同环境下张力腿浮式风力机动态响应及系泊优选内蒙古工业大学 本文所考虑的漂浮式模型是基于麻省理工学院（MIT）张力腿浮式平台和NREL(国家可再生能源实验室)海上5MW基准风力机。NREL 5MW风力机风力机张力腿（张力腿（TLP）平台）平