【摘要】：21世紀以來的科技迅猛發(fā)展導致了能源的劇烈消耗,傳統(tǒng)的化石能源的使用又伴隨著大量的污染從而加速了環(huán)境的惡化。尋找清潔而高效的新型能源就成為各個國家的重要關(guān)注點。風能作為一種新型能源,具有儲備量大、利用率高、技術(shù)發(fā)展成熟等特點。一般地,風力發(fā)電技術(shù)分為陸地風力發(fā)電和海上風力發(fā)電。相比陸地風電,海上風電起步較晚,技術(shù)難度大,但海上風能更加豐富和強大,因而更具研究價值,故本文選取海上風電作為研究對象,主要研究了海上風電浮式平臺和塔架的問題。根據(jù)目前的主流研究模型,采用美國可再生能源實驗室(NREL)的三浮體風機平臺(OC4-DeepCwindSemi)為研究基礎(chǔ),對其公布的風機數(shù)據(jù)進行建模,并使用FAST軟件進行時域模擬,計算分析了三浮體平臺在規(guī)則波和不規(guī)則波中的時域動力響應特性。在此基礎(chǔ)上,按照縮尺比制作了相應的測試模型并進行了水池試驗,測得了模型的運動特性數(shù)據(jù)。最后,將數(shù)值模擬和水池試驗結(jié)果進行比較,發(fā)現(xiàn)風速和波浪對于風機動力響應的影響變化趨勢基本一致,驗證研究具有一定合理性。本文的具體研究內(nèi)容如下:(1)分析了浮式風力機的發(fā)展前景和類型,并選取三浮體風機平臺為研究目標。(2)使用FAST軟件進行時域模擬分析,分別分析了無風情況下、平均海風(8.7m/s)情況下、風機額定風速下(11.4m/s)和不規(guī)則波浪不同入射角度下的風機動力響應,得出了 54種工況下風機平臺和塔架動力響應曲線,發(fā)現(xiàn)當海浪波長接近平臺長度時,塔架振動位移最大;而塔架振動在波浪入射角為75°時較為劇烈,最大值可達2.93m。但整體上平臺的動力響應受波浪入射角變化影響不明顯。(3)以FAST軟件模擬的三浮體風機平臺為基礎(chǔ),按照1:30的比例制作水池測試模型,按照設(shè)計的54種試驗工況開展水池試驗研究�？梢园l(fā)現(xiàn),在單獨波浪作用下,塔架切向和塔架拍向的位移變化隨著波長呈現(xiàn)減小趨勢;在風浪聯(lián)合作用下時,塔架受到風載荷影響,位移變化與波長成一種非線性關(guān)系,在考慮風載荷的影響后,風機動力響應有比較明顯的隨波長變化趨勢。經(jīng)數(shù)據(jù)結(jié)果對比,發(fā)現(xiàn)試驗結(jié)果與數(shù)值模擬結(jié)果基本吻合,驗證了設(shè)計的合理性。
【學位授予單位】：浙江海洋大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM614;P75
【圖文】：

大范圍的開闊平坦的地面用以安裝風機，所以對于場地的要求比較嚴格，不利于大規(guī)逡逑模推廣。海上風機對于場地的要求就比較容易，因為海面平整，沒有高大的山脈丘陵逡逑阻擋，并且海風比陸地風速更大，持續(xù)時間更長，是風力發(fā)電的理想場地。歐美發(fā)達逡逑國家海洋意識強，以及具有先進的陸地風機技術(shù)，率先進入海洋領(lǐng)域并在海上風機方逡逑向取得一定的領(lǐng)先地位。逡逑資料顯示，早在十九世紀末，丹麥人一一皮？拉庫爾［５］第一次發(fā)明了可以使用的逡逑風力發(fā)電機，但是后來的１００年間世界對于風電技術(shù)的發(fā)展仍比較緩慢。直到１９７３逡逑年時，由于受到第四次中東戰(zhàn)爭的影響，國際原油價格短時間內(nèi)急速增長％進而導逡逑致了一些西方發(fā)達國家的經(jīng)濟衰退，于是各國開始加大對風力發(fā)電技術(shù)的重視和研逡逑宄，并給予技術(shù)開發(fā)支持和政策支持，從而大大推進了風電技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展。在上逡逑世紀卯年代初，丹麥建立了世界上第一個海上風力發(fā)電場溫娜比（Ｖｉｎｄｅｂｙ）邋［７］，它逡逑由１１臺４５０千瓦的風力發(fā)電機組成，總發(fā)電量達到了邋４．９５兆瓦，這也標志著風電技逡逑術(shù)正式投入工業(yè)化生產(chǎn)，為取代火力發(fā)電走出了重要的第一步。丹麥作為發(fā)電技術(shù)的逡逑老牌強國，截止到２０１５年，風電技術(shù)以占其總發(fā)電量的４５％，圖１－１給出了丹麥近逡逑幾年的風電發(fā)展趨勢。逡逑

在建５個項目，容量達１．４吉瓦。根據(jù)資料，英國在２０１３年間，新增加的海上風機裝逡逑機量達到了邋７５０兆瓦，風機的容量占據(jù)世界新X椃緄繾莧萘康模叮叮福ィ锏攪聳瀾繾鑠義細咚劍τ誆抵韉嫉匚弧Ｍ跡保布次⒐Ｉ獻畬蟮姆緦Ψ⒌緋。蹋錚睿洌錚鑠澹粒潁潁幔�。辶x媳泵賴姆緇際醴⒄溝靡嬗諉攔圖幽么�，虽赛S鴆澆賢�，但是凭借着脭r岣誨義系暮０斷咦試春途藪蟮牡緦π棖笠駁玫攪搜桿俜⒄�。脭r冢玻埃保賭昊ǚ迅嘰錚常兌諉厘義顯ㄉ柙擻吮泵賴諞桓齪Ｉ戲緄縵钅懇灰唬攏桑停祝郟保眩菹钅�。截至２０１＜忀弻n攔義顯擻⒔ㄉ韜凸婊械暮Ｉ戲緄縵钅坑校玻父觶ぜ譜鈧丈蠛�、批准皽姘的肪i緇殄義先萘課玻矗奔�。辶x顯諮侵薜厙�，葰志将新能源茧H跏游浞⒄共豢扇鄙俚鬧匾鉸災唬郟保保蕁Ｔ冢玻埃保卞義夏輳氈靖５漢說繒痙⑸誦孤┦錄賈氯氈久裰詼雜諍說縞枋┎艽蟮牡執(zhí)デ殄義閑鰨虼巳氈窘履茉茨勘曜蛄寺躺尬廴鏡奶裟芎頭縋�，绿色产业投资X棾ご镥義希玻常ィ锏攪隋澹福掛諉澇ｅ義賢跡保掣５焊∈椒緦Ψ⒌緇郟保保蒎甕跡保雌∈膠Ｉ戲緇ㄓ冒滄按埃疲歟錚幔翦義希遙幔椋螅澹頡卞義希疲椋紓澹卞澹沖澹疲酰耄酰螅瑁椋恚徨澹疲歟錚幔簦椋睿玨澹祝椋睿溴澹裕酰潁猓椋睿邋危疲椋紓澹保村澹疲歟錚幔簦椋睿玨澹錚媯媯螅瑁錚潁邋澹鰨椋睿溴澹簦酰潁猓椋睿邋澹螅穡澹悖椋幔戾義希椋睿螅簦幔歟歟幔簦椋錚鑠澹螅瑁椋皰澹ⅲ疲歟錚幔翦澹遙幔椋螅澹頡卞義先氈鏡暮Ｉ戲緄繾試捶岣

本文編號：2766506