新型海上风电风机基础经济可行性评估

随着“碳达峰、碳中和”目标的提出,清洁可再生的海上风能开发利用受到国家和行业的高度关注。当前,海上风电行业面临以技术创新驱动降本增效的发展态势,海上风电风机基础型式创新是重要手段之一。为评估将新型风机基础应用于海上风电工程的经济可行性,本研究构建了海上风电场工程全生命周期经济评估模型。以新型单桩-摩擦环复合式基础为例,考虑将其应用于总装机量为300 MW海上风电场情景,计算海上风电场在建设期内的成本和运营期内的主要经济指标。将单桩-摩擦环基础与传统单桩基础、导管架基础和高桩承台基础等进行对比,并对建设投资、上网产量和平价政策等影响海上风电场项目经济效益的主要因素进行敏感性分析。结果表明单桩-摩擦环新型基础相比于传统已有基础具有显著的经济优势,具有更优的抗风险能力。     

海上风电PHC高桩承台基础静力分析实例

为研究海上风电预应力高强度混凝土(PHC)管桩承台基础的静力特性,文章以越南某近海风电场风机基础为例,基于国内外海上风电风机基础规范标准,运用非线性有限元分析理论,通过非线性弹簧模拟桩-土之间的非线性相互作用,采用Morison方程计算波流荷载,对PHC高桩承台风机基础进行静力计算分析。结果表明:PHC高桩承台风机基础方案的自振频率在布置合理的情况下可以避开整机自振频率限制范围,各项指标满足现行标准要求。     

东海大桥海上风电场风机地基基础特性及设计

东海大桥海上风电场是亚洲第一座大型海上风电场,其风机基础同时具有海洋结构工程、高耸结构基础、动力设备基础和复杂软土地基基础四种显著工程特性,地基基础设计成为该工程的关键技术难题之一。介绍了该工程风机地基基础设计内容,重点分析了海上风机地基基础特点及海上风机基础与地基非线性动力相互作用、风机—塔架—地基—基础系统动力模拟分析、基础结构疲劳分析等设计技术关键。     

维斯塔斯推出下一代海上风机

维斯塔斯最近公布了其下一代海上专用风机的详细信息,为确保最低的度电成本,这款崭新的V164-7.0MW风机,是一款完整的7.0MW风机,风轮直径长达164米。根据潜在的市场规模,     

某风机钢筋混凝土基础破坏实例及有限元分析

介绍某风电场1．5MW风电机组钢筋混凝土重力式扩展基础的破坏实例。应用有限元方法分析在各种工况下基础的应力及变形。根据计算结果,分析风机塔筒预埋筒环法兰盘上侧混凝土破坏的原因。破坏调查、检测及计算分析表明,在极端荷载作用下,筒环与混凝土之间的黏结力丧失,导致筒环法兰盘上侧的混凝土受到较大的应力作用,使混凝土发生剪切和疲劳破坏,简环与混凝土基础之间发生明显的滑动位移,塔筒的振动加大,最终引起风机报警停机。在调查与分析结果的基础上,对基础加固处理及混凝土重力式扩展基础的设计提出建议。     

海装风电领跑5兆瓦海上风机

技术难度比陆地风机更大的5兆瓦海上风机将于11月份安装于江苏如东海面,这是国内第一台安装于海洋的5兆瓦海上风机,海装拥有全部自主知识产权。     

东海大桥海上风电场全部风机安装完毕

2010年2月27日15时28分,随着最后一台风机与海上基础承台对接。上海东海大桥10万kW海上风电示范项目34台风机全部安装成功。截至2月26日24时,东海大桥风电场34台风机中已有3台成功实现并网,累计发电量735万kW·h。     

海上风机综合检修优化策略

风机的维护策略与备件配置是海上风电场维护优化的两个重要内容。文章针对海上风机维护策略和备件联合优化的问题,提出了一种兼顾部件离线维护与循环使用的齿轮箱综合检修优化策略。在此策略的基础上,结合风电机组部件的状态劣化过程与海上维护的可及性约束,建立以运维变量和备件变量为决策变量,以单位时间单位设备平均费用率最小为目标的优化模型,并采用遗传算法和蒙特卡罗仿真相结合的方法对该优化问题进行求解。算例结果表明:该综合策略有效的提高部件可用率,降低运维成本,验证了综合检修优化策略的有效性。     

基于ATP-EMTP的海上风机雷电暂态分析

雷击活动严重影响海上风机的正常运行,必须精准分析风电机组雷击过电压的影响因素和变化规律。论文根据海洋接地环境,在ATP-EMTP中搭建了基于圆锥天线原理的海上风机暂态一体波阻抗模型,通过优化机组各部位模型及模型电气参数计算,有效地将雷电流在风机内部的传播路径整合为一体,并利用该模型研究桨叶长度、塔筒高度对雷电暂态电压的影响,讨论屏蔽层结构对信号电缆的保护效果。仿真结果显示:雷击作用下,海上风电机组将产生兆伏级暂态电位变化,并呈欠阻尼式振荡衰减,其电位峰值从塔筒顶端到底端依次减小;风机塔筒的高度和桨叶长度分别与塔筒暂态电位和桨叶尖端电位呈正相关性;双屏蔽层结构下,信号电缆芯线与内屏蔽层的电位差值最小,比单屏蔽层结构电位差要低100 kV,因此采用双屏蔽层的保护效果更好。     

风机基础承台底面形式的优化分析

基于风机基础具有一定的特殊性,针对风机叶片在风荷载作用下可以360°转向的特点,计算并分析了风机基础一般设计时采用的圆形、六边形、八边形、正方形4种形式,从定性和定量的角度分析了这4种基础的区别,得出圆形最优,八边形次之,六边形第三,正方形基础最差。     

海上风电机组浮式基础结构综述

随着中国对可再生清洁能源需求的逐步增加,近海风电能源的开发将逐渐趋于饱和,海上风电走向远海、深海区域是必然趋势。浮式基础结构的研发和工程应用,是推进海上风电向远海、深海区域发展的关键技术措施。对海上风电机组浮式基础结构的适用水深范围、基本形式、系泊系统、制作与安装进行全面综述,旨在为中国发展远海、深海风电提供技术参考。     

海上风力发电机组抗台风概念设计

为提出适合我国国情的抗台风设计方法,首先给出了台风极值风速大、非平稳性强、风向变化快、与巨浪同步等基本特征,分析了海上风力发电机组在台风作用下常见的失效模式,其中以整体倾覆、塔筒失效、叶片破坏居多。在此基础上,探索了抗台风设计的基本理念,认为抗台风设计应避免颠覆性破坏,并力争实现基于可靠度的抗台风设计。进一步地,提出了相应的抗台风举措,其中引入振动控制技术、采用钢筋混凝土塔筒等措施效果较为理想,可为我国海上风力发电机组抗台风设计提供参考。     

海上风电机组分阶段预防性维修策略

针对海上恶劣环境所引起维修费用昂贵的问题,结合部件失效率曲线,提出了海上风电机组分阶段预防性维修策略。首先引入容量因子,修正海上风电机组单位时间停机损失。其次,视风电机组为多部件复杂系统,结合维修情况更新部件和机组可靠性。在考虑预防性维修成本和对机组可靠性提高量的影响下,构建费效比(return on investment,ROI),采用离差标准化方法,确定各个部件的维修方式。以单位时间维修成本最低为目标,部件可靠性为约束,采用反向粒子群算法(opposition based learning-particle swarm optimization,OBL-PSO),得到最优维修时间间隔和全寿命周期内预防维修次数。最后,以某海上风电机组为例进行仿真分析。仿真结果表明,分阶段预防性维修策略比传统等时间间隔的维修策略减少了停机维修次数,能够进一步降低维修成本,为海上风电机组维护策略的制定提供指导。     

海上风电大型单桩基础波浪疲劳分析

随着陆上规模化风电日趋饱和,海上风电开发已成鼎沸之势.波浪荷载作为海上风电基础设计的主要荷载,其波浪疲劳分析也成为了海上风电基础设计的技术难题.本文基于随机波浪理论,采用非线性有限元随机分析方法(PSD),研究开发了单桩基础波浪谱疲劳分析计算程序;并基于谱疲劳分析及Miner线性累积损伤理论,编制了单桩基础波浪疲劳的疲...     

海上双馈风电机组开路故障容错重构技术

为了降低海上风电场的度电成本,避免可及性差导致的维护困难,提出一种海上双馈风电机组开路故障的容错方法。首先,根据开路故障的位置特点给出不同的硬件重构方案。然后,针对转子侧变流器单相开路故障,优化故障后的三相四开关变频器调制信号,同时加入直流电压偏差,补偿故障引起的直流电容电压波动。仿真与实验结果表明,发生单相开路故障后,通过软、硬件容错技术可实现无冗余配置下的非备份式容错运行,提高机组的可用率。     

基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略

海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省初始投资和运行维护费用。考虑变压器和输电线路的影响后,推导出分频海上风电系统的准稳态模型,基于转子平均磁链定向给出多机矢量控制器的设计原理;从曲线拟合的角度,给出多机组运行频率的求解方法;以4台PMSG为例,搭建了分频海上风电系统仿真模型。结果表明采用多机矢量控制方法,在不同风速条件下,风电机组的转速均能够跟随指令值,并实现风能的最优捕获。     

基于时间延迟理论的海上风电机组不定期检修策略

由于海上环境特殊,海上风电机组发生故障时适宜采取部件整体更换方式。实施状态检修选取合适的更换周期是降低运维成本的一个有效策略,但海上状态监测和健康诊断等技术还不够完善。针对此问题,以海上风电场运维日志为基础,借鉴状态检修中设备存在潜在故障—功能故障间隔的思想,将时间延迟理论引入海上风电机组维修中,对部件从潜在故障到功能故障的发展规律进行建模,并在此基础上提出一种适用于海上风电机组的不定期检修策略,优化部件更换周期。案例分析表明,所述方法能够确定一组最优的运维策略,使部件单位运行成本期望值处于一个较低水平,同时灵敏度分析结果能对优化出的策略进行运行风险评估。     

海上风电机组格构式浮式基础结构优化及响应分析

面对日益严峻的环境问题,优化浮式基础结构形式成为海上风电降本增效的一大途径.对一种具有双重抗摇摆机制的新型格构式浮式基础进行结构优化,通过格构式塔架不同布置形式的参数化分析,寻找最适合格构式浮式基础的系杆布置形式,同时对优化后格构式浮式基础进行水动力响应分析,验证优化方案可行性.结果表明:在格构式系杆布置方面,斜向系杆...     

偏心受压风力机基础的倾斜计算

《FD003—2007风电机组地基基础设计规定(试行)》规范中要求计算风力机基础的倾斜量,但未给出明确的计算方法,如何准确地计算风力机基础的倾斜成为风机设计人员急需解决的问题。以实际工程为例,给出偏心受压风力机基础正常运行工况及极端荷载工况下的倾斜计算的具体算法,希望能为广大风机基础设计人员提供有益帮助。     

13.2 MW海上超导直驱风力发电机设计

超导电机技术为减小大型直驱风力发电机体积、质量和成本提供了一种有效途径。提出了一种海上超导直驱风力发电机系统,其定子采用低温超导线圈产生励磁磁场,转子为常规的铜制电枢绕组。首先介绍了该电机的主要参数以及拓扑结构的选择,并分析了超导电机电磁设计过程中所需考虑的关键问题;之后介绍了超导电机的定转子设计方案,包括电磁设计、机械结构、转子风冷系统、超导定子的低温系统以及制冷系统等;最后估算了所设计超导电机的质量以及成本,并与相同功率等级的永磁直驱风力发电机进行了对比,结果表明所设计的超导电机的质量比永磁直驱风力发电机质量减轻约46%,而其初始材料成本仅为永磁直驱电机的71%。