海上风机一体化载荷仿真方法研究

摘要

加快开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。海上风电具有开发容量大、风速高、运行稳定、适合大规模开发、电量易消纳等优点。但由于海上风电场建设和运行的费用远高于陆上风电场，其经济性较差。海上风电的长远发展必须要解决经济性问题。由于风机价格的下降除了规模化生产外，往往还需要技术的重大突破，需要较长的时间；风电场的设计降本在现阶段更加有效。由于基础的制造、施工的费用在海上风电场的造价中占比很大，在现有的技术条件下，通过风机基础的优化设计，降低基础的造价，从而降低风电场的投资是一种快速有效的降本方式。　　本文探讨了海上风机的基础型式及其适应性，并对海上风机基础的设计过程进行了研究。海上风机基础的设计非常复杂，基础的设计与风机载荷仿真紧密联系、互为前置条件，形成循环。　　本文对海上风机载荷仿真方法进行了分析，深入研究了海上风机一体化载荷仿真方法，比较了传统半一体化和一体化载荷仿真方法的差异。半一体化载荷仿真方法对项目资料的要求较低，仿真时间短，但无法处理复杂的波浪数据，计算结果较为保守。一体化载荷仿真方法对项目资料的要求很高，仿真时间较长，但可以处理各种基础型式和复杂的波浪数据，计算结果更加精确。　　本文总结了国内海上风电场的设计案例，评估了半一体化和一体化载荷仿真方法对基础设计的影响。研究使用BHAWC软件对风电机组的完整模型进行载荷仿真，使用Ansys、ROSAP等软件对基础结构进行了强度分析、疲劳分析、稳定性分析。这些设计案例验证了海上风机一体化载荷仿真方法的优点，证明一体化载荷仿真方法可以有效地优化基础设计，降低风电场造价，是现有的技术条件下提高海上风电场经济性最有效的方法之一，对提高国内海上风电场的技术水平和海上风电的竞争力具有积极的意义。

目录

声明

答辩决议书

第一章 绪论

1.1课题的来源

1.2海上风电的发展历程

1.3海上风电的风险与挑战

1.4海上风机载荷仿真研究现状

1.5课题的意义

第二章 海上风机基础设计过程

2.1海上风机的基础型式

2.2基础选型

2.3基础的设计与优化过程

2.4本章小结

第三章 海上风机载荷建模与仿真

3.1海上风机载荷仿真软件

3.2载荷仿真原理

3.3载荷建模

3.4海上风机载荷仿真

3.5一体化载荷仿真的步骤

3.6本章小结

第四章 海上风机载荷计算案例分析

4.1概述

4.2项目案例1

4.3项目案例2

4.4项目案例3

4.5案例分析

4.6本章小结

第五章 总结与展望

5.1全文总结

5.2本文的不足及展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文