分论坛6-4席仁强 高兆瓦海上风机一体化设计及抗震研究.pdf

1、汇 报 人：杜修力 席仁强（报告人） 单位：北京工业大学 高兆瓦海上风机一体化设计及抗震研究 1. 研究背景 2. 海上风机结构动力学进展 3. 海上风机一体化动力分析及设计 4. 海上风电抗震研究 5. 研究展望 汇报提纲 1. 研究背景 1.1 工程背景 1.2 海上风能开发概况 1.3 防灾减灾挑战 环境污染 海上风电 全球能源需求持续增长 煤、石油、天然气等化石能源为主，储量有限 1 . 1 工 程 背 景 全球海上风电开发规划 未来十年，全球海上风电未来十年，全球海上风电建设热潮 带来诸带来诸多多技术挑战 补补贴退贴退潮，潮，降本增效压力凸显压力凸显 1 . 2 海 上 风 能 开

2、发 概 况 我国海上风能资源最为丰富区域具有高地震活动性，并受到台风威胁 历史强震分布图（1900，M6.0）海域70 m高度平均风速 1 . 3 防 灾 减 灾 挑 战 海 上 风 电 行 业 防 灾 减 灾 受 到 挑 战 久木野风电场 塔架屈曲(左左)；Kashima风电场，塔架倾斜1.8度(右右) 海 上 风 电 结 构 有 发 生 地 震 破 坏 的 潜 在 风 险 1.3 防灾减灾挑战 (a) 塔架屈曲 (b) 地基过量塑性变形 通过合理的抗震设防、精细的结构设计，控制海上风电场全寿命期平准化成本 2. 海上风机结构动力学进展 2.1 系统阻尼特性 2.2 荷载与荷载组合 2.3

3、动力响应 总阻尼：结构、水动、地基和气动阻尼气动阻尼 气动阻尼：变化最大，风速，工作状态，控制策略 气动阻尼使得运行状态海上风机的总阻尼远大于停机状态 2 . 1 系 统 阻 尼 特 性 未考虑塔顶节点转角自由度，缺少高阶模态气动阻尼理论 气动阻尼具有方向性 单桩式海上风机 地基阻尼：滞回阻尼，辐射阻尼 2.2 荷载与荷载组合-荷载 海上风机动力响应涉及气动-伺服-水动-弹性耦合 叶素动量理论(BEM); 流固耦合方法 I.风荷载计算理论 Morison公式; 绕流理论 II.波浪荷载计算理论 地震危险性分析地震危险性分析 DNV (2010) III. 地震作用 设防标准设防标准 DNV和IEC 61400-1均建议采用重现500年左右的地震动 I.风-波浪组合 2 . 2 荷 载 与 荷 载 组 合 - 荷 载 组 合 统计模型，Neumann-Pierson公式 (Neumann,