模型试验技术在海上浮式风电开发中的应用

随着能源需求的逐步增大,海上风电场建设需要5 MW甚至更大功率的海上风力机,固定式基础已经无法满足设计要求,浮式风力机的研究成为新的热点。介绍国际上已建成的2处海上浮式风电机组样机的概况,对比不同浮式基础结构的性能,分析各国模型试验的特点,探讨试验研究的关键技术,提出适合于我国海上浮式风电机组理论和试验研究的建议,为我国未来建设更大规模的海上浮式风电场提供了理论依据。

海上浮式风力机环境载荷及运动性能分析

采用修正莫里森公式计算了SPAR波浪载荷,并与文献中试验结果对比较好,从而验证了该文波浪载荷算法的正确性。然后利用此算法模拟支撑5MW水平轴风机的SPAR浮式基础波浪载荷,同时考虑风载荷及锚泊载荷对海上浮式风力机的联合作用,建立海上浮式风力机的载荷模型,分析系统的载荷及运动响应时域特性。

基于统一变桨和独立变桨的浮式风力机试验研究

根据独立变桨控制(IBP)策略,开发一套基于空间连杆机构的风力机独立变桨控制系统,搭建计及独立变桨控制的浮式风力机(FWT)一体化试验系统,研究统一变桨控制(CBP)和独立变桨控制下的浮式风力机动力学响应特性。结果表明:相较于统一变桨控制策略,独立变桨能有效减小浮式平台纵摇、降低风力机塔顶推力和塔底弯矩等结构载荷,在所研究的工况下减载效果可达10%以上;但同时独立变桨控制也会加剧平台纵摇波动和结构动态载荷,可能引起结构的疲劳损伤。

平台运动对海上浮式风机的气动性能影响研究

研究了浮式平台的运动响应对风机气动性能影响.利用动量叶素理论及变速变桨比例积分微分(PID)控制技术,考虑了低于额定风速、额定风速、高于额定风速3种工况,对NREL 5MW水平轴风机随浮式平台运动的气动性能进行了模拟和分析.仿真结果表明:浮式平台的运动使风轮产生了与遭遇波浪同频的周期性载荷,同时浮式平台的运动响应幅值越大,低于额定风速时的平均功率越高,且额定风速时的平均功率越低,而高于额定风速时的平均功率基本不变.