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海上漂浮式风电机组风波载荷计算与分析近年来，海上漂浮式风力发电技术的发展迅速，其具有位置灵活性、资源充足等优点，快速发展成为海洋可再生能源发电的重要方式。
但是，由于海上漂浮式风力发电机组是一种特殊的结构，它面临着海上恶劣的环境条件，特别是大幅度海浪和风场变化带来的预期外力给机组带来了一定的风波载荷，不仅会给机组的安全性和可靠性带来威胁，同时也会影响机组的发电效率和运行可靠性。
因此，如何准确的计算海上漂浮式风力发电机组的风波载荷，对于保障其安全、可靠运行至关重要。
首先，为了准确计算海上漂浮式风力发电机组的风波载荷，必须理解其规律性和特点。
根据海洋力学理论，风浪载荷主要有水平力矩、水平拉力和垂直水平力三种，其中水平力矩和水平拉力载荷是海上机组移动、活动和偏斜等运动带来的，垂直水平力是机组在海浪作用下抵抗力的体现，而它们彼此相互作用、相互影响，才构成了海上漂浮式风力发电机组的风波载荷。
其次，一般采用数值模拟的方式来分析风波载荷的影响。
模拟的主要流程是：确定所需的模型参数（如：机组几何特征、海浪特征），然后采用非线性有限元方法在运动的海浪场下分析机组的力学响应，并由此获得内力应力分布，最后得到相应的风波载荷能够得到准确估算。
另外，目前有一些模型或方法被用于计算风波载荷。
采用经典风波理论剖面法时，可以根据浪高、周期、频率等参数，计算出机组上的风波载荷信息。
此外，由于大型海洋计算流体力学（CFD）的发展，也可以采用CFD模拟来估算风波载荷。
CFD模拟首先要建立风波流动场的模型，然后将机组模型放入模拟场中，最后分析机组受力情况，从而得到相应的风波载荷数据。
最后，可以采用改进型模型来估算海上漂浮式风力发电机组的风波载荷。
例如，首先计算出某一点的风浪水平力矩，然后计算该点处海浪作用下的抵抗力，从而估算出海上漂浮式风力发电机组的风波载荷。
综上所述，准确估算海上漂浮式风力发电机组的风波载荷对于保障机组的安全性和可靠运行至关重要，计算海上机组受力情况必须从理解载荷规律特点和数值模拟进行，并可以采用已有的模型或方法，也可以采用改进模型来分析和估算海上漂浮式风力发电机组的风波载荷。
风力发电机组极限载荷1. 引言风力发电机组是一种利用风能转化为电能的设备，由风轮、转轴、发电机、控制系统等组成。
在运行过程中，风力发电机组需要承受各种外部力的作用，其中极限载荷是指在特定条件下，风力发电机组所能承受的最大力。
本文将深入探讨风力发电机组极限载荷的相关内容，包括定义、影响因素、测试方法以及应用。
2. 极限载荷的定义极限载荷是指在特定条件下，风力发电机组所能承受的最大力。
这个力可能是来自风的冲击、地震、雷击等外部因素，也可能是由于机械故障、材料疲劳等内部因素引起的。
风力发电机组的极限载荷需要满足相关国际标准和规范的要求，以确保其安全可靠地运行。
3. 影响因素风力发电机组的极限载荷受多种因素影响，主要包括以下几个方面：3.1 风速风速是影响风力发电机组极限载荷的重要因素之一。
当风速超过一定阈值时，风力对风轮的冲击力将增大，进而对整个机组产生较大的载荷。
3.2 风向风向也是影响风力发电机组极限载荷的因素之一。
当风向发生变化时，风力对风轮的作用力也会发生变化，从而对机组产生不同的载荷。
3.3 地震地震是一种可能对风力发电机组产生较大载荷的自然灾害。
地震引起的地面震动会传导到机组上，对其结构和材料产生影响，从而使机组承受更大的载荷。
3.4 机械故障机械故障是导致风力发电机组承受极限载荷的内部因素之一。
例如，风轮叶片断裂、转轴断裂等故障都会导致机组承受较大的载荷。
4. 测试方法为了确保风力发电机组的安全可靠运行，需要对其极限载荷进行测试。
常用的测试方法主要包括以下几种：4.1 静态测试静态测试是通过施加静态载荷来测试风力发电机组的极限载荷。
这种测试方法主要用于检测机组在静止状态下的承载能力。
4.2 动态测试动态测试是通过模拟风力对风力发电机组的作用来测试其极限载荷。
这种测试方法可以模拟不同风速、风向和风力的情况，对机组进行全面的载荷测试。
4.3 模拟测试模拟测试是通过计算机模拟的方法来测试风力发电机组的极限载荷。
海上漂浮式风电机组风波载荷计算与分析随着科技的发展和能源消耗的增加，绿色能源成为人们关注的焦点，风能作为一种清洁可再生的能源，成为大家重视的对象。
风能发电是一种将能量转变为有用能源的方法，但目前由于技术问题，这种发电并不能实现稳定的电力供应，因此缩小采用风能发电的问题成为当前的重要任务。
漂浮式风电机组是目前发展最快的风电装置之一，它以海洋环境为特点，具有无基础架设、抗风波载荷能力强等特点。
由于海洋环境对漂浮式风电机组的风波载荷有巨大影响，因此精确的计算和分析海上漂浮式风电机组的风波载荷是今后研究中必须解决的问题。
首先，应该正确理解海洋环境中的风波载荷。
它是由水的风压应力和浪的动压应力共同作用的结果，其中主要有风压水平力和风压立体力、浪压水平力和浪压立体力四大类载荷。
其次，应该采用合理的工程计算方法，建立适应漂浮式风电机组特征的计算模型，分析载荷的水平分布及超载程度，计算漂浮式风电机组的极限力和装置的稳定性，并进行性能分析以判断风速的变化对系统的影响。
最后，应该建立计算机数值模拟软件，进行风波载荷的实时监测，以改善漂浮式风电机组的可靠性及系统性能。
此外，要准确掌握海上漂浮式风电机组的风波载荷，也可以考虑采用船舶标准载荷进行分析，并借助相关技术进行风波动力学模拟，通过计算风力载荷对漂浮式风电机组的影响，提出设计优化方案，提高装置的稳定性和可靠性。
因此，准确计算和分析海上漂浮式风电机组的风波载荷，不仅有利于改善发电装置的稳定性，而且还推动了风能发电的发展，受到了广泛的关注。
未来，将继续在此方面进行深入研究，尽快把风能发电运用到大范围，实现绿色能源的发展。
总之，通过正确理解海洋环境中的风波载荷，采用合理的工程计算方法，建立适应海上漂浮式风电机组特征的计算模型，分析载荷的水平分布及超载程度，计算漂浮式风电机组的极限力和装置的稳定性，建立计算机数值模拟软件，进行风波载荷的实时监测，通过船舶标准载荷进行分析，进行风波动力学模拟，可以准确掌握海上漂浮式风电机组的风波载荷，改善发电装置的稳定性，促进风能发电的发展。
浅谈海上风力发电技术及应用摘要风力发电是将风能转换成电能，风能推动叶轮旋转，叶轮带动转动轴和增速机，增速机带动发电机，而发电机通过输电电缆将电能输送电力控制系统和负荷。
风力发电技术是一项多学科的，可持续发展的，绿色环保的综合技术。
本文以渤海油田海上风力发电示范项目为例浅谈一下风力发电的海上应用技术。
关键词：风力发电、风电机组、变速1 引言风力发电是世界上发展最快的绿色能源技术，在陆地风电场建设快速发展的同时，人们已经注意到陆地风能利用所受到的一些限制，如占地面积大、噪声污染等问题。
由于海上丰富的风能资源和当今技术的可行性，海洋将成为一个迅速发展的风电市场。
海上风电场的开发主要集中在欧美地区，其发展大致可分为5个不同时期：①1977～1988年，欧洲对国家级海上风电场的资源和技术进行研究；②1990～1998年，进行欧洲级海上风电场研究，并开始实施第1批示范计划；③1991～1998年，开发中型海上风电场；④1999～2005年，开发大型海上风电场和研制大型风力机；⑤2005年以后，开发大型风力机海上风电场。
在风力发电向海上发展的同时，中国海油也将战略目标定位为“在2008年建成具有国际竞争力的综合型能源公司”，并将“新能源、可替代能源、可再生能源领域的探索取得实质性进展”写入“十一五”规划目标中。
海上平台的主要电源均来自发电机发电，如果充分利用海上风力丰富的优势，将风力发电作为发电机的补偿电源，这将会大大节省发电成本。
风电的投入可节省柴油或者天然气用量，节约能源，是解决海上平台后期缺少燃料供应问题的一种尝试。
因此大规模风力发电场的开发建设，将是在新能源领域里的投资重点。
2 海上风环境一般说来海上年平均风速明显大于陆地，研究表明，离岸10km的海上风速比岸上高25%以上。
以渤海为例，渤海是我国的内海，海域面积约1.5*104KM2。
平均最大风速可达到23.3m/s.根据测风塔43.6M高度资料分析，渤海2月、5~8月风速较小，10~4月风速较大，冬季发电比较理想。
本技术公开了一种海洋浮式风机的风载荷加载实验装置及使用方法，包括风载荷加载装置，其一端连接运动控制装置，另一端固定，风载荷加载装置包括两段对称分布的横向加载杆，横向加载杆上均套有弹簧，两段横向加载杆之间固定有塔柱，塔柱的顶部设有位移测量装置，弹簧的一端与塔柱固定，另一端固定有滑轨架，避免约束风机的垂荡和纵摇。
本技术通过摄像机捕捉位移监测球的运动曲线，并通过工控机输入电脑，结合风谱图，利用预测函数控制算法和动量—叶素理论对下一时刻左侧滑轨架的位置进行预测，然后将信号传输到控制模块，进而控制滑块的移动，有效模拟风浪流中海洋浮式风机工作时叶片风载荷的加载，实验数据可作为海洋浮式风机受力分析的支撑数据。
权利要求书1.一种海洋浮式风机的风载荷加载实验装置，其特征在于，包括风载荷加载装置，所述风载荷加载装置的一端连接运动控制装置，另一端固定；风载荷加载装置包括两段对称分布的横向加载杆(6)，所述的横向加载杆(6)上均套有弹簧(7)，两段横向加载杆(6)之间固定有塔柱(11)，所述弹簧(7)的一端与塔柱(11)固定，另一端固定有滑轨架(5)，所述塔柱(11)的顶部设有位移测量装置。
2.根据权利要求1所述的一种海洋浮式风机的风载荷加载实验装置，其特征在于，所述的滑轨架(5)包括两根对立分布的竖直滑轨(5-2)，所述滑轨(5-2)的两端均通过连杆(5-3)固连，滑轨(5-2)内侧的中央位置设有滑块(5-1)，滑块(5-1)之间固定有弹簧(7)。
3.根据权利要求1所述的一种海洋浮式风机的风载荷加载实验装置，其特征在于，所述的运动控制装置包括控制模块(1)、丝杆(2)与滑块(3)，所述的控制模块(1)通过电机(14)与丝杆(2)连接，所述的丝杆(2)上设有滑块(3)，所述滑块(3)的底部通过连接杆(4)与风载荷加载装置一侧的滑轨架(5)连接，所述的丝杆(2)与横向加载杆(6)平行。
4.根据权利要求1所述的一种海洋浮式风机的风载荷加载实验装置，其特征在于，所述的位移测量装置包括摄像机(9)与位移监测球(8)，所述的位移监测球(8)位于塔柱(11)的顶部，所述的摄像机(9)通过工控机(16)连接电脑(12)，电脑(12)与控制模块(1)连接。
海上风力发电的关键技术１、概述随着海上风电场建设的推进，一些关键技术左右了海上风电场建设的施工周期，掌握了这些关键技术，就能够高质量地完成海上风电场的建设。
海上风电涉及诸多关键技术，以及开发运营、环境和市场潜力。
海上风能项目评估，涉及环境评估、风能评估等。
２、关键技术（1）基础结构由于风电机组的基础往往会承受水动力、空气动力双重载荷作用，因此，需要综合考虑风及波浪载荷、支撑结构和风电机组机头的动力学特性以及风电机组控制系统的响应等因素。
海上风电机组的安装与维护成本远远高于陆上风电机组，这就对其可靠性提出了较高的要求。
风电机组的基础是决定风电机组可靠性的重要因素之一，基础是否稳定对于海上风电机组而言起着至关重要的作用。
常用的基础形式有：①单桩固定式基础；②三脚架固定式基础；③重力固定式基础；④漂浮式基础等。
其中，漂浮式海上风电机组依赖漂浮式基础，由于能够较大程度地利用深海的风能资源，成为深海风能利用的主要方式，目前已有多个国家建立或者正在规划建设漂浮式海上风电场。
相对固定式风电机组，漂浮式风电机组增加了浮式基础和锚泊系统，其外界载荷条件比固定式风电机组复杂，除了受通常的风浪载荷以外，还因漂浮式风电机组本身由于基础漂浮不固定，其漂浮特性对风电机组发电性能也有较大影响，需要考虑漂浮特性对风电机组的影响，如低频响下的漂浮式风电机组塔架的动态响应，漂浮式风电机组叶片和塔架的长周期极限载荷，漂浮式基础的波浪载荷计算和锚泊系统建模，并通过建立漂浮式风电机组的性能分析模型，研究漂浮特性对风电机组发电性能的影响。
分析结果表明，漂浮特性对风电机组的发电性能影响较大，需要针对漂浮式风电机组进行改进设计。
下表所示为某５ＭＷ漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数。
５ＭＷ漂浮式变速恒频风电机组主要技术参数（2）场址选择场址选择需要综合考虑多种因素，如：①风资源情况；②项目建设许可；③获得的场址海域使用权；④附近电网基本情况，包括陆地变电站位置、电压等级、可接入的最大容量以及电网规划等；⑤场址基本情况，包括范围、水深、风能资源以及海底地质条件；⑥环境制约，包括当地旅游业、水中生物、鸟类、航道、渔业和海防等负面影响等。
第 39 卷第 5 期2023 年10 月结构工程师Structural Engineers Vol. 39 ， No. 5Oct. 2023海上风机规范风浪荷载计算方法对比分析李公豪1，2袁周驰1，2，*梁发云1，2（1.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室，上海 200092； 2.同济大学土木工程学院，上海 200092）摘要相比陆上风机，海上风机承受的环境荷载要更加复杂，合理地评估环境荷载对海上风机的设计与安全运行至关重要。
国内外海上风机规范关于风浪荷载计算的思路大致相同，但在计算参数选取等方面有所不同，可能会使得风浪荷载的计算结果存在差异，有必要针对风机规范的风浪荷载计算方法开展对比分析，探究不同方法对风浪荷载计算的影响。
选取最新的规范，包括中国船级社CCS规范、挪威船级社DNV GL规范及国际电工委员会的IEC规范，对比了三者的风荷载和波浪荷载计算差异。
结合典型算例开展了对比分析，计算结果表明，相较于DNV GL规范，根据CCS与IEC规范得出的风荷载值更大。
并且对风湍流的考虑更保守；对于粗糙构件，DNV GL规范的波浪荷载峰值比CCS大了4%~14%。
根据上述分析结果，针对风浪荷载计算方法的选择和参数选取提出了一些建议，可供海上风机设计时参考。
关键词海上风机，风荷载，波浪荷载，风机规范，对比分析Comparison and Analysis of Wind and Wave Load Calculation Methods in Offshore Wind Turbine SpecificationsLI Gonghao1，2YUAN Zhouchi1，2，*LIANG Fayun1，2（1.Key Laboratory of Geotechnical and Underground Engineering of Ministry of Education，Tongji University， Shanghai 200092， China； 2.College of Civil Engineering，Tongji University， Shanghai 200092， China）Abstract Offshore wind turbines bear more complex environmental loads than onshore wind turbines. It is essential for the design and safety operation of offshore wind turbines to reasonably assessment environmental loads. The method of wind and wave load calculation in offshore wind turbine specifications are roughly same，but there are differences in the selection of calculation parameters， which may make the calculation results of wind and wave load different. It is necessary to carry out comparative analysis on the calculation methods of wind and wave load in wind turbine specifications to explore the influence of different methods on the calculation of wind and wave load. This paper selects the latest specifications， including CCS specification，DNV GL specification and IEC specification to compare the differences of wind load and wave load calculation. Combined with typical examples， the comparative analysis is carried out. The results show that the maximum wind load of CCS and IEC is larger than that of DNV GL， and the consideration of wind turbulence is more conservative. For rough components， the peak wave load of DNV GL specification is about 4 %~14 % larger than that of CCS. According to the above analysis results， some suggestions are put forward for the selection of wind and wave load calculation methods and parameter selection of offshore wind turbines， which can be used for reference in the design of offshore wind turbines.Keywords offshore wind turbine， wind load， wave load， wind turbine specification， comparative analysis收稿日期：2022-10-25基金项目：国家自然科学基金面上项目（52178346）作者简介：李公豪，男，硕士研究生，研究方向为海上风电基础。
