高稳高效海上风电安装平台关键制造技术研究

海上风电作为可再生清洁能源之一,受到世界各国的高度重视与大力发展。我国将海上风电提升至解决能源危机、减缓气候变化、调整能源结构的国家战略高度,到2030年我国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右。安装平台不足将是我国海上风电场无法如期建成投产的主要障碍。对自升自航式海上风电安装平台系列高端装备及其设计制造的三大技术难题——腿站立作业易“失稳”、大平台大跨距大倾覆力矩自升易“失控”、高空吊装巨型叶片逾百螺栓精准定位易“失准”,以及焊缝缺陷修复和局部裂纹损伤的激光锻造修复再制造进行了介绍,研制的具有不同规格的系列装备在中国、英国、丹麦、德国等国家的著名海上风电场建设应用情况良好。     

大尺寸单晶叶片中小角度晶界的形成与演化

通过EBSD和XCT等方法研究了大尺寸单晶叶片制备过程中小角度晶界的形成与演化过程。结果表明,在大尺寸单晶叶片生长过程中,沿单晶叶片生长方向,随叶片高度的增加,其横截面枝晶排列的规则程度越来越恶化;叶片出现小角度晶界,其取向差与产生频率随距离初始位置高度的增加而显著增加;晶体取向测试表明,扩展区枝晶取向分布较为集中,而叶身枝晶取向分散度增大,但仍分布在扩展区取向附近。小角度晶界产生的原因可能与模壳阻碍熔体收缩产生应力,进而导致二次枝晶转动有关。表面较大尺寸的孔洞有利于小角晶界的产生。此外,还发现取向相近、且靠近[001]取向的枝晶淘汰它们之间的杂晶后相撞而形成小角度晶界。     

基于耦合振子模型的含风电电力系统聚类同步

针对含风电的电力系统受到扰动后发生严重的系统同步问题,提出基于Kuramoto模型的网络耦合聚类同步方法。应用图论理论建立电力网络收缩模型,在此基础上建立基于Kuramoto耦合振子模型电力系统等值模型,并提出基于动态耦合强度的电力网络聚类算法,该方法在系统发生扰动后能够快速、准确地将系统内振子的同步状态进行聚类。通过含有风电场的39节点新英格兰系统进行验证,仿真结果表明,通过聚类后各机群分析可以更清晰地了解电网的同步状态,避免系统进一步崩溃。     

基于进化策略的海上风电支撑结构多参数同步优化设计

针对典型海上风电场3 MW固定式三桩单立柱风力机支撑结构主尺度优化问题,文章采用参数化建模方式进行力学建模,在有限元分析的基础上,结合生物进化策略,以风机塔顶位移、结构最大Mises应力为限制条件,以减小支撑结构整体体积为优化目标,对海上三桩单立柱风力机支撑结构主尺度参数进行多参数同步优化设计。研究结果表明:在保证风机塔架刚度和结构强度的前提下,通过结合有限元分析与进化策略对风机主尺度参数进行同步优化,风机支撑结构整体体积明显下降,优化效果明显。该多参数同步优化设计方法可为海上风电固定式支撑结构设计提供参考。