加快風(fēng)電尤其是海上風(fēng)電發(fā)展已成為推動(dòng)我國社會(huì)能源轉(zhuǎn)型、實(shí)現(xiàn)中華民族偉大復(fù)興的重要保障。海上風(fēng)電的發(fā)展有賴于針對(duì)海上特定環(huán)境設(shè)計(jì)的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)性能研究,開展浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的水動(dòng)力學(xué)研究對(duì)于開發(fā)水深超過50米以上的海上大功率風(fēng)電開發(fā)意義重大。因此,研究海上浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)及其系泊結(jié)構(gòu)在海洋動(dòng)力環(huán)境尤其是極端波浪作用下的水動(dòng)力特性,將對(duì)海上風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)具有重要科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。為此本文首先參考了國際電工協(xié)會(huì)關(guān)于OC4-Deep Cwind的具體參數(shù)和美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室提出的NREL 5MW半潛式浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的具體信息進(jìn)行結(jié)構(gòu)模型搭建,并基于水動(dòng)力學(xué)的三維勢(shì)流理論,運(yùn)用Matlab和ANSYS-AQWA對(duì)風(fēng)機(jī)平臺(tái)開展水動(dòng)力分析研究,得到不同環(huán)境下風(fēng)機(jī)平臺(tái)的RAO、附加質(zhì)量、輻射阻尼等水動(dòng)力系數(shù),從而完成海上浮式風(fēng)機(jī)平臺(tái)的水動(dòng)力數(shù)值模型搭建工作。其次,為了進(jìn)一步考慮浮式風(fēng)機(jī)在極端波浪作用下的安全性能,本文基于一種特殊的極端波浪——畸形波的生成理論,利用Matlab構(gòu)建畸形波生成的數(shù)值模型,并通過ANSYS中的AQWA-Drift模塊導(dǎo)入其波面時(shí)程曲線進(jìn)行時(shí)域分析,考慮到浮式風(fēng)機(jī)的垂蕩響應(yīng)對(duì)風(fēng)機(jī)發(fā)電性能... 

【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：124 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

全球海上風(fēng)電年累計(jì)裝機(jī)總量（2011-2018）（單位：GW）

第一章緒論3圖1-22018年海上風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)總量（單位：MW）自2010年6月我國第一個(gè)海上風(fēng)電示范項(xiàng)目上海東海大橋3MW項(xiàng)目機(jī)組并網(wǎng)以來，在國家相關(guān)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)政策的驅(qū)動(dòng)和相關(guān)聯(lián)企業(yè)的共同努力下，我國風(fēng)電行業(yè)逐年保持健康發(fā)展勢(shì)頭。國家能源局對(duì)十三五期間我國風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展提出了以下目標(biāo)：要加快風(fēng)電產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展，保證全國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)總量要超過210GW，其中對(duì)海上風(fēng)電裝機(jī)容量也做了相應(yīng)要求，要保證在2020年底實(shí)現(xiàn)5000MW的目標(biāo)。國家發(fā)改委與國家海洋局對(duì)十三五期間我國海洋經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也提出了新要求：要貫徹落實(shí)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略，早日攻克海洋產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)的難點(diǎn)重點(diǎn)[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，風(fēng)電裝機(jī)制造商西門子歌美颯（SiemensGamesa）2018年新增海上風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)1.36GW，占全球新增海上風(fēng)電裝機(jī)容量的32%，位列第一；維斯塔斯（MHIVestas）位列第二，裝機(jī)容量達(dá)1.29GW，占比30%。在相關(guān)政策的支持鼓勵(lì)和行業(yè)技術(shù)人員的共同努力下，國內(nèi)企業(yè)——上海電氣、金鳳科技、遠(yuǎn)景能源和明陽智慧能源表現(xiàn)優(yōu)異，在榜單中位列第三至第六（見圖1-3）。雖然和行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)仍有不小差距，但相信在不久的將來，我國的風(fēng)電企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)量和技術(shù)的雙重超越。

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-3全球各整機(jī)制造商2018年新增裝機(jī)容量近年來，得益于國家的大力支持，我國海上風(fēng)電發(fā)展迅速，但仍存在以下問題：（1）相關(guān)極端海洋環(huán)境數(shù)據(jù)不足；（2）面臨各類技術(shù)的重點(diǎn)難點(diǎn)，缺乏自主解決能力；（3）發(fā)電成本高，目前主要依靠政策補(bǔ)貼。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展周期較長(zhǎng)，需要強(qiáng)有力的經(jīng)濟(jì)和技術(shù)支持，相信在相關(guān)產(chǎn)業(yè)人員的努力下，我國能早日突破技術(shù)瓶頸，降低風(fēng)電成本，提高發(fā)電效益。1.3海上浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式和研究進(jìn)展隨著海上風(fēng)機(jī)安裝處水深的增加，相應(yīng)的海況、建造方法和安裝方式也不一樣，所以要針對(duì)不同水深選用不同的風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)形式。相關(guān)文獻(xiàn)顯示，在水深30m以內(nèi)的淺水區(qū)域，使用單樁式基礎(chǔ)較為簡(jiǎn)便；當(dāng)水深為30m-50m區(qū)間內(nèi)時(shí)，使用導(dǎo)管架式基礎(chǔ)和三樁式基礎(chǔ)更符合相關(guān)的經(jīng)濟(jì)效益；而在水深大于50m的海域，采用浮式基礎(chǔ)可以更好的兼顧經(jīng)濟(jì)效益和安全效益。1.3.1海上浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式海上浮式風(fēng)機(jī)基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)形式主要有三種：?jiǎn)螛妒交A(chǔ)（Spar）、半潛式基礎(chǔ)（Semi-Submersible）、張力腿式基礎(chǔ)（TLP）。如圖1-4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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