海上风电机组设计技术分析研究

1、海上风电机组 设计技术分析研究,主讲人：田 德,华北电力大学 2010年4月8日,海上风电发展现状,海上风电机组设计理念,海上风电机组设计技术发展方向,1,2,3,概要,海上风电发展现状,世界海上风电装机容量,在2009年海上风电装机容量继续增长。到09年底共有12个国家建立了海上风电厂，其中10个在欧洲，中国和日本有小规模的安装。海上风电总的装机容量占到全球风电总装机量的1.2%。,2009年海上风电新增装机容量454MW，主要来自于丹麦、英国、德国、瑞典及中国。,海上风电装机容量的增长速度为30%，略低于陆上风场装机的增长速度。 Horns Rev II总装机容量为209MW，是迄今为止最

2、大的海上风场，已经开始在丹麦北部海岸建设。 在欧洲之外，中国已经开始在上海附近安装第一个主要的风场，容量21MW。,2009世界风能报告,欧洲海上风电占比及预测,2008年欧洲海上风电占比,2015年欧洲海上风电占比预测,欧洲海上风电装机容量,欧洲海上风电主要发展阶段,欧洲是全球海上风电发展最快的地区。瑞典于 1990年在 Nogersund安装了世界上第一台海上风电机组 ,之后 ,无论是海上风电场的建设还是风电机组的研发 ,欧洲都走在世界的前列。,欧洲海上风电的发展历史大致可以分为三个阶段,（1）19801990年的研究阶段。欧洲各国开始大范围的海上风能资源评估并开展相关的技术研究。 （2）

3、19912000年的试验阶段。该阶段主要进行小规模的项目研究试验和示范工作 ,研制 500600 kW级的风电机组。 （3）2001年以后的商业化阶段。开始兴建大中型海上风电场 ,并研发利用兆瓦级的风电机组。,欧洲各国海上风电发展历程,我国海上风电发展现状,上海东海大桥风电场,我国发展海上风电的利与弊,优势 （1）我国近海风能资源丰富。 （2）发展起点高、 速度快。 （3）国家政策的大力扶持。 困难 （1）近海风能资源调查不够。 （2）产业和技术的发展相对落后。 （3）自主研发力量严重不足。 （4）电网制约。,海上风电机组 设计理念,风电机组方式选择,额定功率 风轮直径 叶片数目 风轮转速 轮

4、毂高度 基础 驱动结构,1. 直驱或齿轮箱 2. 增速比 3. 发电机型号和数目 4. 驱动链支撑的机械设计,功率链配置,支撑结构选择,重力式,单基桩,多桩式,随着水深的增加,浮式,导管架式,吸力式,支撑结构选择：水深的影响,重力式 吸筒式 单桩式 侧面载荷传递,三脚架,夹克式,可能的基础强化方案,简单的三或四桩式,复杂的三桩式,子结构,桩柱 基础,平台 水平面 桩（单桩） 海地面 海床,支撑结构：子系统和说明,支撑结构：重力式基础,(1)基于重力传递载荷 (2)混凝土将重力传递到安装位置,支撑结构：单桩基础方式,（1）侧面载荷传递到土壤上 （2）钻孔打桩 （3）当今最流行的方式,支撑结构：托

5、架支撑方式,支撑结构：可能的软基础方案,由两个锚拉住 由吸桩锚拉紧 靠基础重力固定,设计载荷计算风电机组部件设计取决于疲劳和极端载荷-疲劳破坏源自不间断的外界风载荷和波浪载荷-极端载荷来自不常见的极端工况：阵风，巨型波浪，风电机组故障GH与国际设计标准紧密结合定义设计载荷工况1、DNV-OS-J1012、IEC61400-3（PART 3: Design requirements for offshore wind turbines ）,海上风电载荷计算,与陆上风电机组相同，海上风力发电机组也是正常载荷工况、极端载荷工况、特殊载荷工况及运输载荷工况，所不同之处在于，在陆地风机载荷工况基础上多加

6、了海上特定的海波工况载荷5。 3.1正常载荷工况 如表一定义如下：N1.0与陆上风机具有相同的定义，载荷等于海波载荷与风载荷之和；N1.1、N1.2、N 1.3、N1.4、N1.5为运行工况发生变化时，加上海波载荷突减的情况。N2.0正常启动时的风载荷加海波载荷的情况，N2.1阵风启动时，海波载荷突减的情况。特别是规定了机组正常运行温度发生变化时的海波载荷突减的工况。,海上风电机组载荷计算,海上与陆地风电机组正常载荷工况对比,海上风机与陆地风机极端载荷工况对比,海上风电机组特殊载荷工况,海上风电机组设计技术发展方向,较长设计寿命,海上风资源品质优良，可以设计寿命较长的风电机组,最佳经济比,风电场初装成本比较,因为基础所占费用较高，所以应选择最佳经济比,浮式基础,探索在深海地区建立浮式基础的风电机组,防腐蚀、防盐雾,风电机组