海上风电基础结构研究现状及发展趋势
海上风电基础结构研究现状及发展趋势
第２期黄维平，等：海上风电基础结构研究现状及发展趋势１３１ｌ海上风电基础结构研究１．１设计荷载研究作用在海上风电机组基础结构上的荷载包括风轮机运转荷载（见图１）和海洋环境荷载。
风轮机运转荷载是由风和风机叶片相互作用产生的，Ｒｕｎｅ等人心］采用气动弹性方法计算作用在叶片、风轮机及水面上结构的空气动力荷载，采用非线性弹簧和阻尼器模拟桩一土相互作用，研究了单桩结构在风浪作用下的动力耦合响应问题。
研究表明，基础结构的性质对海上风电机组结构系统的动力特性有较大的影响，因此，基础结构模型作为系统气动弹性模型的一部分是非常重要的。
它不仅影响基础结构的设计荷载，而且影响系统其它组成部分的设计荷载。
极端响应是海上风电机组基础结构设计的一个重要变量，它图１风轮机荷载示意Ｆｉｇ．１Ｌｏａｄｏｆ诵ｎｄｔｕｒｂｉｎｅ包括叶片的拍向弯矩和基础结构的倾覆力矩。
文献［３］采用现场测量数据对极端响应分布的统计不确定性进行了贝叶斯分析，结果表明，极端响应的概率分布符合韦伯分布。
海上风电机组基础结构与海洋平台的结构形式有较大区别，且水深较浅。
因此，波浪荷载的计算多采用非线性波模型。
Ｌｉａｎｇ等人［４］研究了非线性波与海上风电机组基础结构相互作用的数值模拟问题，提出了一个新的模拟非线性波与任意截面形状直立结构相互作用的数值方法。
该方法的主要优点是不需要特殊的算法来模拟破碎波。
Ｈｅｎｄｅｒｓｏｎ等人［５］采用线性和非线性波浪模型研究了波浪运动模型、波浪荷载模型和结构模型对确定海上风电机组基础结构流体动力荷载的影响。
研究表明，采用线性波模型计算海上风电机组基础结构流体动力荷载是不安全的，应该采用非线性波模型。
文献［６］的研究表明，结构的最大流体动力荷载出现在强非线性非破碎波条件下。
随着海上风电技术的不断进步，风机规格越来越大，水深越来越深，使得传统固定式基础结构的一阶固有频率降至０．２５～０．３５Ｈｚ之间。
而一些海浪谱，如瑞典Ｂｏｃｋｓｔｉｇｅｎ海上风电场测量的海浪谱，其第二个谱峰频率约为０．３Ｈｚ，可能引起共振。
中国海上风力发电发展近况以及趋势
2021/10/10
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前言：
相对于我国陆地风能，海上风能以其资源丰富，风速稳定，对环境负面影响小， 装机容量大，且不占用耕地等优势得到了众多风电开发商的青睐。
经过连续多年的高速增长，我国风电装机容量已居世界第1位。目前我国正在 大力推动海上风电发展，将从以陆上风电开发为主向陆上和海上风电全面开发 转变，目标是成为海上风电大国。近年来，政府相关部门多次出台技术和管理 政策，大力推动我国海上风电开发进程。
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行业背景：
我国近海风能资源丰富。拥有18,000多公里长的大陆海岸线，可利用海域面积 多达300多万平方公里，是世界上海上风能资源最丰富的国家之一。据统计， 我国可开发利用的风能资源初步估算约为10亿kW，其中，海上可开发和利用 的风能储量约7.5亿kW。
目前我国已经成功并网发电的海上风电项目有：东海大桥海上风电示范项目， 响水潮间带实验项目，龙源如东潮间带风电场项目，华能荣成海上风电项目等。
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没有成熟的产业链
众所周知，产业链的成熟度与产业健康发展程度密切相关。我国和国际风电产业强 国在海上风电产业链建设方面还存在不小的差距，打造中国海上风电产业的完整 链条，形成海上风电产业的整体竞争力是我们需要统筹考虑的问题。
并网比例低。
由于风能的自身特性，导致风电的波动性、间歇性和不规则性，并网之后会对电 网产生冲击，不利于电网的稳定，使风电对电网的贡献率低于百分之十。据分析， 我国风电贡献率在百分之三左右对电网没有影响;在百分之五左右时可通过适当 的技术措施减少影响;在百分之十时将给电网运行带来隐患。由于海上风电场施 工难度和集中输变电、建设费用高等经济性问题，难以像陆上那样建成分布式风 电场，必须大规模开发，而大规模海上风电场的开发，所发电能有可能让电网难 以承受。目前，我国陆上风电因并网、限电等问题造成经营困难的不在少数，这 也对大规模开发海上风电提出了警示。
海上风机基础形式
海上风机基础形式（原创实用版）目录一、引言二、海上风力发电基础形式概述1.定义及分类2.发展背景及意义三、海上风电机组基础结构1.现今主要形式2.各类基础结构的适用情况及优缺点四、海上风电基础的发展趋势五、结论正文一、引言随着全球气候变暖和能源价格的持续上涨，发展新能源和可再生能源已成为世界各国的共同关注。
其中，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了越来越多国家的重视。
为更好地推广和应用海上风电技术，本文将对海上风力发电基础形式进行分析和探讨，以期为海上风电场的建设提供借鉴和参考。
二、海上风力发电基础形式概述1.定义及分类海上风力发电基础形式是指支撑海上风电机组的建筑物或结构物。
根据不同的分类标准，海上风电基础形式可以分为以下几类：（1）固定式基础：包括单桩、群桩等类型，主要适用于浅海区域。
（2）漂浮式基础：主要包括单体漂浮式、群体漂浮式等类型，适用于深海区域。
（3）海底固定式基础：如海底电缆、海床锚等类型，适用于深海区域。
2.发展背景及意义随着全球能源消耗的持续增长和环境污染问题日益严重，各国政府纷纷提出发展可再生能源的战略目标。
海上风力发电具有资源丰富、占地面积小、对环境影响较小等优点，成为各国政府和企业竞相发展的领域。
海上风力发电基础形式的研究和创新，对于提高海上风电场的安全性、稳定性和经济性具有重要意义。
三、海上风电机组基础结构1.现今主要形式目前，海上风电机组的基础结构主要有以下几种：（1）单桩基础：单桩基础是海上风电场中最常见的一种基础形式，其结构简单，施工方便，适用于各种海况。
（2）群桩基础：群桩基础由多根桩基组成，可以提高风电机组的稳定性，适用于海况较恶劣的区域。
（3）漂浮式基础：漂浮式基础适用于深海区域，其主要特点是可以随着海浪的波动而上下浮动，以减小对海底的影响。
（4）海底固定式基础：海底固定式基础通过海底电缆、海床锚等结构将风电机组固定在海底，适用于深海区域。
2.各类基础结构的适用情况及优缺点（1）单桩基础：适用情况广泛，优点是结构简单、施工方便，缺点是对海况要求较高。
国内海上风电发展现状及趋势-概述说明以及解释
国内海上风电发展现状及趋势-概述说明以及解释1.引言1.1 概述海上风电是指在海洋上利用海风发电的一种可再生能源形式，近年来在全球范围内得到了快速发展。
作为绿色能源的一种，海上风电具有环保、高效、可持续的特点，被广泛认为是未来能源领域的重要发展方向。
在国内，海上风电发展也取得了显著的成就。
经过多年的发展和探索，我国已成为全球最大的海上风电市场之一。
截至目前，我国海上风电装机容量已经超过了XXGW，遥遥领先于其他国家。
海上风电项目的规模和数量也在不断增加，海上风电已经成为我国新能源领域的一颗新的璀璨明珠。
然而，我国海上风电发展仍面临一些挑战和问题。
一是技术和成本方面的挑战，包括风机设计、基础设施建设和维护等方面的问题；二是政策和市场环境的不完善，包括政策扶持力度不足、管理和监管机制不完善等问题；三是与海洋生态环境的冲突和影响问题，包括对渔业资源的影响、环境保护等问题。
针对这些问题，未来国内海上风电发展仍面临一些挑战和压力。
但同时也有一系列的发展趋势和机遇。
首先，我国政府加大了对海上风电产业的支持力度，出台了一系列的政策和措施，为海上风电的发展提供了更好的政策环境和市场机制。
其次，技术的创新和突破将进一步降低海上风电的成本，提升其竞争力。
此外，随着科技水平的不断提升，海上风电的装机容量将继续增加，海上风电将成为国内能源结构的重要组成部分。
综上所述，国内海上风电发展正处于快速增长的阶段，取得了一系列的成就和进展。
未来随着政策和技术的不断完善，以及市场的进一步开放，国内海上风电发展前景将更加广阔。
同时，我们也需要进一步关注环境保护和生态平衡问题，合理规划和管理海上风电项目，实现海上风电行业的可持续发展。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将主要围绕国内海上风电的发展现状和趋势展开讨论，并深入分析影响国内海上风电发展的重要因素。
文章分为引言、正文和结论三个部分，具体结构如下：1. 引言部分1.1 概述：介绍海上风电作为清洁能源的重要组成部分，具有的优势以及国内海上风电产业的重要性和发展态势。
海上风电发展现状及趋势
海上风电发展现状及趋势随着全球对可再生能源的需求不断增长，海上风电作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐崭露头角。
海上风电发展迅猛，成为全球清洁能源市场的重要一环。
本文将介绍海上风电的发展现状以及未来的发展趋势。
一、海上风电的发展现状海上风电是指在海洋上的风能利用，并通过将风能转化为电能，供应给人们使用。
相比陆地风电，海上风电具有以下优势：1.更稳定的风力资源：海上风电可以利用到更稳定、更强劲的海上风力资源，相比陆地风电更为可靠。
2.更大的装机容量：海上风电场通常可以容纳更多的风力发电机组，具有更大的装机容量。
3.更低的视觉影响：海上风电场相对于陆上风电场，对人们的视觉影响较小，更易被接受。
目前，全球海上风电的发展已经取得了显著的进展。
欧洲是全球海上风电的主要发展地区，其中丹麦、英国、德国等国家在海上风电技术和装备方面处于领先地位。
同时，亚洲国家如中国、韩国、日本等也开始积极推动海上风电的发展。
根据2020年的数据，全球海上风电装机容量已超过25GW，其中欧洲占据了近80%的份额。
这一数字与2010年的不到4GW相比，增长了超过6倍。
可以看出，海上风电正以惊人的速度在发展壮大。
二、海上风电的发展趋势海上风电作为一种新兴的能源形式，未来的发展前景广阔。
以下是海上风电的发展趋势：1.技术进步与成本降低：随着技术不断进步，海上风电的设备和工艺将更加成熟。
与此同时，生产规模的扩大以及成本的降低也将使海上风电更加具有竞争力。
2.深海开发：随着浅海资源的逐渐开发利用，未来海上风电将进一步拓展至深海领域。
深海风资源更为丰富，海上风电的装机容量有望大幅提升。
3.综合利用与能量存储：海上风电场可以与其他能源形式进行综合利用，如与海洋能源、太阳能和储能技术结合，形成能源互补和优化供应系统。
4.国际合作与政策支持：各国政府将继续加大对海上风电的支持力度，加强国际合作，以推动海上风电的发展。
政策的支持和市场的规模也将成为海上风电发展的重要驱动力。
海上漂浮式风电基础的发展现状和趋势
海上漂浮式风电基础的发展现状和趋势全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：海上浮式风电基础是一种新型的风电基础形式，具有灵活性高、安装便捷等优势，近年来得到了越来越多的关注和投资。
本文将分析当前海上浮式风电基础的发展现状和未来趋势。
一、发展现状1. 技术成熟度提高随着技术的不断进步和研发投入的增加，海上浮式风电基础的技术成熟度逐渐提高。
目前，一些海上风电项目已经采用了浮式基础，并取得了不错的效果。
2. 项目规模逐渐扩大随着海上浮式风电基础技术的不断完善，项目规模也在逐渐扩大。
一些大型风电开发商纷纷投入海上浮式风电项目，推动了全球浮式风电的发展。
3. 政策支持力度加大为了推动清洁能源发展，各国政府纷纷加大对海上浮式风电项目的支持力度。
欧洲多国已经出台了针对海上风电的支持政策，促进了浮式风电的发展。
二、发展趋势1. 技术不断创新未来，海上浮式风电基础将会不断进行技术创新，提升风电机组的效率和稳定性。
随着新材料的应用和智能化技术的发展，浮式风电基础将会更加可靠和高效。
3. 区域多元化发展未来，海上浮式风电基础将面向更多的区域进行发展。
除了传统的海洋地区，陆上水域和淡水水域也将成为浮式风电的新兴市场，为风电产业带来新的发展机遇。
海上浮式风电基础是风电行业的未来发展趋势之一，具有巨大的市场潜力和发展空间。
随着技术的不断进步和政策的支持，相信浮式风电将在未来得到更好的发展。
第二篇示例：我们不得不承认，目前海上飘浮式风电基础技术相对于传统的固定式基础技术还处于发展的初级阶段。
随着技术的不断成熟和发展，人们对于海上飘浮式风电基础技术的潜力也有了更大的认识。
相比较于传统的固定式基础技术，海上飘浮式风电基础技术具有以下几个优势：海上飘浮式风电基础技术可以有效解决水深较大的海域无法使用固定式基础的困扰。
由于海上飘浮式风电基础不需要在海底上固定，而是通过浮力或者吸盘等方式保持稳定，因此可以适用于更深的海域，开辟了更多的海上风电开发潜力；海上飘浮式风电基础技术在安装和维护方面更加方便和灵活。
海上风电场基础结构现状及发展趋势
重力式（ gravity） 负压式（ suction）
2021/2/19
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1、重力式基础 （gravity base）
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2、桩式基础（pile）
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3、导管架式基础（jacket）
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4、三脚架式基础（tripod）
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结构形式 性能特点 发展趋势
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结构形式
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有三种型式：传统式、桁架式、多柱式 性能特点，主要与TLP结构型式对比 发展趋势
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垂直轴风机19
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汇报结束
谢谢大家! 请各位批评指正
海上风电场风机基础的相关费用占总投资的15%-30%左 右，不同的风机基础形式将直接影响其施工难度、施 工进度以及风机的安装方法，从而造成总成本的波动。
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DNV规范将海上风电场的基础结构形式按照它们的属性、配置、安装 方法、结
构外形和材料划分为：
——桩承基础结构 ——重力式基础结构 ——桶形基础结构 ——系泊浮式结构 根据它们结构外观形式又可分为5种基本类型： ——单桩结构 ——三脚架结构 ——导管架结构 ——重力式结构 ——浮式结构
海上风电场基础结构 现状及发展趋势
陆上传统发电的缺点 风电优点和发展状况 海上风电场发电的优点
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国内外风电发展现状：
截止2012年底，全球海上风电装机容量达54l 5MW，其 中装机容量排名前五位的国家分别为英国(2947．9MW)、 丹麦(921MW)、中国(390MW)、比利时(380MW)和德 (280MW)。随着技术不断成熟，海上风力发电的安装运 营成本降低，海上风力发电有着广阔的发展前景。
海上风电基础研究现状
用 水 深 10 25 m 软 基 础 ，其 受 力 明 确 ，技 术 成 熟 ，适用范围广
泛 ,浅 水 区 地 质 条 件 较 好 时 经 济 性 最 优 ，施 工 最 快 。 单桩基础使用较早，应 用 广 泛 ，国 内 外 相 继 开 展 了 大 量 的 理
论 分 析 、实 验 和 数 值 仿 真 等 研 究 ，并 形 成 了 相 对 成 熟 的 一 些 评 价 方法。国内外基 本 上 有 四 种 分 析 计 算 方 法 :有 限 单 元 法 、极限地 基反力法、弹性地基反力法和P — F 曲线法。P — 7 曲线法用法较
续进行了改进。 近些年国内学者主要研究了动荷载作用下海上风电单桩基
础承载特性。尤 汉 强 和 杨 敏 等 [4]对循环 荷 载 作 用 下 海 上 风 电 单 桩 基 础 模 型 进 行 了 简 化 分 析 ，研 究 了 土 体 极 限 抗 力 退 化 和 桩 土 开 脱效应对桩基承载力的影响;罗庆[5]通 过 数 值 分 析 ，并结合室内 试 验 的 方 法 ，研 究 了 循 环 荷 载 在 水 平 向 、竖 向 及双向耦合作用下 的单桩基础响应，分 析 了 循 环 频 率 和 循 环 次 数 对 桩 基 础 的 影 响 ； 杨 永 鑫 等 在 软 黏 土 中 进 行 了 水 平 静 载 和 循 环 动 载 的 加 载 试 验 ，并 以双曲线型P —F 曲线模型对水平静力与循环动载下桩身弯矩展 开 模 拟 与 比 较 ，研 究 发 现 刚 度 对 计 算 结 果 有 重 要 的 影 响 。 3 . 2 海上风电导管架基袖
海上漂浮式风电基础的发展现状和趋势-概述说明以及解释
海上漂浮式风电基础的发展现状和趋势-概述说明以及解释1.引言1.1 概述海上漂浮式风电基础作为一种新型的风能利用技术，具有巨大的发展潜力和广阔的应用前景。
随着全球对可再生能源需求的不断增长和对传统能源资源的逐渐枯竭，海上风电逐渐成为了重要的替代能源选择之一。
相比于陆上风电场，海上风电场能够充分利用海上风速更大、稳定性更高的特点，提供更为可靠的能源供应。
海上漂浮式风电基础作为海上风电发展的重要组成部分，其与传统的固定式基础不同，采用了浮动的结构设计，可以在深海等复杂环境下进行建设和运营。
相比于固定式基础，漂浮式基础具有施工便利、适应多种海底地质条件的优势，大大降低了建设和运维成本。
目前，海上漂浮式风电基础已经在一些发达国家和地区得到了广泛应用和推广。
特别是在欧洲地区，已经建成了若干座海上漂浮式风电场，取得了较好的经济效益和环境效益。
这些成功案例为海上漂浮式风电基础的发展奠定了坚实的基础，并为其未来的发展提供了宝贵的经验和参考。
然而，海上漂浮式风电基础还存在一些挑战和问题，包括技术成熟度不高、运维难度大、经济投资回报周期较长等。
解决这些问题，提高海上漂浮式风电基础的性能和可靠性，是当前研究的重点和挑战之一。
未来，随着技术的不断进步和创新，海上漂浮式风电基础将会迎来更为广阔的发展空间。
一方面，技术上将采取更加高效、可靠的设计和施工方法，提高基础的稳定性和抗风能力；另一方面，经济上将加大投资力度，降低建设和运维成本，提高经济效益，进一步推动海上漂浮式风电基础的应用和推广。
总之，海上漂浮式风电基础作为海上风电发展的重要组成部分，具有广阔的发展前景。
在克服一些技术和经济上的挑战后，相信海上漂浮式风电基础将为人类提供更加清洁和可持续的能源供应，并在全球能源转型中发挥重要作用。
文章结构部分的内容如下：文章结构:本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
1. 引言1.1 概述在引言部分,我们将对海上漂浮式风电基础的发展现状和趋势进行综述。
全球海上风电发展现状及展望
全球海上风电发展现状及展望发展海上风电，不仅有助于能源低碳转型，还有利于提升能源安全保障能力。
过去10年，全球海上风电以年均21%的增速蓬勃发展。
据全球风能理事会分析，全球32个区域市场的海上风电装机容量预计将在未来10年内增加380吉瓦以上，除南极洲外，世界上各个大陆都有计划大规模发展利用海上风电。
而未来10年，新增海上风电装机将更多来自于亚太国家。
全球风能理事会近期发布《2023年全球海上风电报告》，对2022年全球海上风电发展情况进行了较为全面的梳理，本文摘取报告重点内容，以飨读者。
一、全球海上风电市场概况2022年，全球海上风电装机容量达64.3吉瓦，占全球风电总装机容量的7.1%,海上风电新增装机8.8吉瓦，同比增长16%o在亚太地区，受平价上网政策影响，中国海上风电新增装机从2021年的21吉瓦下降至2022年的5吉瓦，但仍继续引领全球海上风电的发展。
在欧洲，2022年有2.5吉瓦海上风电装机并网，尽管2022年欧洲风电装机率是2016年以来的最低水平，但欧洲的海上风电装机总量达到了30吉瓦，英国海上风电装机占欧洲的46%,进一步巩固了在欧洲海上风电市场的领先地位，法国和意大利各自启动了首批商业海上风电项目。
随着2022年亚太地区海上风电装机容量达到34吉瓦，欧洲不再是世界上最大的海上风电市场。
尽管如此，欧洲继续在浮式风电领域处于领先地位。
挪威2022年新增了60兆瓦的浮式风电，使欧洲地区的浮式风电总装机容量达到171兆瓦，占据全球浮式风电市场份额的91%o亚太地区浮式风电装机16.7兆瓦，占全球市场份额的9%。
除欧洲和亚太地区外，截至2022年底，北美地区有42兆瓦的海上风电装机并网，占全球海上风电装机总量的0.1%。
图1截至2022年底全球海上风电装机占比情况二、海上风电相关产业进展情况1、浮式风电当前，浮式风电正在全球范围内快速拓展商业规模。
全球风能理事会预测，到2030年，全球将建成10.9吉瓦浮式风电。
浅析海上风力发电的现状及展望
浅析海上风力发电的现状及展望一、本文概述随着全球能源结构的转型和环保意识的日益增强，可再生能源的开发和利用已成为全球关注的焦点。
其中，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐展现出其巨大的潜力和价值。
本文旨在浅析海上风力发电的当前发展现状，探讨其面临的挑战与机遇，并展望未来的发展趋势。
我们将从海上风力发电的基本原理、全球范围内的建设情况、技术进步及经济效益等方面入手，进行全面而深入的分析。
通过本文的阐述，我们期望能为读者提供一个清晰、全面的海上风力发电领域发展现状的概览，并为未来的研究和应用提供参考和启示。
二、海上风力发电的现状随着全球能源需求的日益增长，以及对可再生能源的迫切需求，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，正逐渐受到世界各国的重视和投入。
当前，海上风力发电在全球范围内的发展呈现出蓬勃的态势，技术不断创新，产业规模持续扩大。
从全球范围来看，欧洲是全球海上风力发电的领跑者，尤其是英国、德国和荷兰等国家，在海上风电的技术研发、项目建设和政策支持等方面均走在世界前列。
亚洲地区，尤其是中国，近年来在海上风力发电领域也取得了显著的进展，装机容量和项目数量均实现了快速增长。
在技术层面，海上风力发电的技术不断成熟和进步，风电机组的单机容量不断增大，基础结构设计更加合理，运维管理也更加智能化和高效化。
随着深远海风电技术的发展，海上风力发电的潜力将进一步释放，为未来的能源结构转型提供有力支撑。
然而，海上风力发电也面临着一些挑战和问题。
海上风电项目的建设成本相对较高，尤其是在深海区域，基础结构的设计和建造难度加大，增加了项目的投资风险。
海上风电的运维管理难度较大，需要克服海洋环境的复杂性和不确定性。
海上风电项目还需要考虑与海洋生态保护的协调问题，确保项目的可持续发展。
尽管如此，随着技术的进步和政策的支持，海上风力发电的未来发展前景仍然十分广阔。
随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力推广，海上风力发电将在未来的能源供应中发挥越来越重要的作用。
国内外海上风电场现状及其基础设施研究
国内外海上风电场现状及其基础设施研究海上风力发电是利用海上风力资源进行发电的一种清洁能源技术，具有可再生、绿色、无排放等优点，成为世界范围内受到广泛关注和推广的新兴能源形式。
随着全球温室气体排放削减压力的增加，海上风电正逐渐成为替代传统化石能源的重要选择。
国内海上风电现状我国海上风电起步较晚，但近年来发展速度迅猛，已经成为世界上最大的海上风电市场之一、截至2024年底，我国海上风电装机总量已达29.8GW，其中福建、广东、江苏等沿海省份是我国海上风电的主要发展区域。
同时，中国还在积极探索开发海上风电新兴市场，如东海、北海等地区。
我国海上风电基础设施1.海上风电机组：我国海上风电机组使用的风机型号主要包括国产风机和进口风机两种。
国产风机由中国风力发电设备制造商研发生产，部分机组转子直径可达150米以上，风电场发电效率逐年提升。
同时，我国还大量引进了丹麦、德国等欧洲国家的海上风电技术，进口风机在我国海上风电建设中也占有重要地位。
2.海上风电基础设施：海上风电基础设施包括风电场布局规划、海上风电平台、风电转化站、海缆等设施。
近年来，我国在海上风电基础设施方面也取得了突破性进展，不断提升海上风电建设和运维水平。
3.海上风电运维技术：海上风电运维技术主要包括风机巡检、故障处理、维护保养等内容。
海上风电具有环境恶劣、设备复杂等特点，对运维技术和团队要求较高。
我国积极引进和消化吸收国际先进技术，不断提升海上风电运维效率和质量。
国外海上风电现状欧洲国家是海上风电发展的领头羊，如丹麦、德国、英国等国家在海上风电领域均取得了丰硕成果。
丹麦是世界上第一个建设海上风电场的国家，目前海上风电在丹麦占国内总发电量的比重超过40%。
德国、英国等国家也在海上风电建设方面取得了显著成绩，成为欧洲海上风电的重要推动力。
国外海上风电基础设施1.风电场布局规划：欧洲各国在海上风电场布局规划上注重环境保护和生态平衡，通过科学论证和合理规划，确保风电场的建设和运营不对海洋环境造成破坏。
海上风电发展现状及发展趋势研究
现代营销中旬刊全球海上风电装机容量大，在一定时间内，海上风电市场处于集中状态，2023年全球累计装机容量达49944兆瓦。
海上风电市场的主力军由浅水区转移到深水区，同时机组容量大型化是主要的发展模式。
海上风电工程技术日趋成熟，成本不断下降，经济效益不断提高。
我国海上风电产业虽居世界前列，但存在着多种问题，使海上风电产业发展受阻，需要制定有效的解决方案，节省开发费用，确保未来我国海上风电发展模式在世界占据领先地位。
一、国内与国外海上风电的现状分析（一）国外海上风电现状当今，海上风电装机容量持续上升，全球已有数十个国家构建海上风电场，西方国家拥有十多个大型海上风电场。
世界海上风电累计装机容量占据全球风电总装机容量的2%，而且每年都在持续上升。
按照世界风能协会的统计，欧洲作为海上风电发展较快的区域，欧洲水域的多个海上风电厂共安装了数百台海上风力涡轮机，并网总容量高达900兆瓦。
欧盟成员国与其他欧洲国家正规划建设大型海上风力发电项目，依据现有欧洲装机并网的风机所反馈的海上风电机组状况、海上运行状况、施工状况，制定开发规划。
海上风电机组设计更加重视可靠性，提升风机使用效率，减少维修率。
海上风电机组的可靠性、安全性的要求是为了能够承受更多的海上强风及波浪冲击。
海上风电机组结构复杂，技术难度大，建设成本高。
（二）我国海上风电发展现状目前，陆上风机处于相对饱和状态，海上风电市场是国内企业的首选。
各大企业积极参与海上风电的方案策划，希望更早进入市场，抢占先机。
华锐风电获得我国首个海上风电示范项目，将34台兆瓦级机组并网投入运行。
2009年，江苏筹划海上风电产业基地项目，构建海上风电装备制造基地。
湘电风能公司收购荷兰达尔文公司后，获得了达尔文公司的海上风机有关产权，为海上风电的研究奠定了基础。
中船重工海装风电在海洋工程领域有着研发优势，整合风电整机与配套设备，形成完整产业链，实施批量装机工程。
2022年12月，国家电力投资集团揭阳神泉二海上风电项目实现全容量并网，标志着我国商用大单机容量海上风电场建成投运。
海上风力发电技术现状及发展趋势
海上风力发电技术现状及发展趋势一、本文概述随着全球能源结构的转型和清洁能源的日益重视，海上风力发电作为可再生能源的重要组成部分，正逐渐崭露头角。
本文旨在对海上风力发电技术的现状进行深入剖析，并展望其未来的发展趋势。
文章将首先介绍海上风力发电的基本概念、原理及其在全球能源转型中的重要性。
随后，将重点阐述当前海上风力发电技术的关键进展，包括风力发电机组的大型化、深远海风电技术的发展以及海上风电与海洋能的融合等。
在此基础上，文章将探讨海上风力发电面临的挑战，如海洋环境的复杂性、基础设施建设的高成本等。
文章将展望海上风力发电技术的未来发展趋势，包括技术创新、成本控制、政策支持等方面，以期为全球海上风力发电产业的可持续发展提供参考。
二、海上风力发电技术现状近年来，随着全球能源结构的调整与环保意识的加强，海上风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，逐渐受到世界各地的重视。
目前，海上风力发电技术已经取得了显著的进步，并在全球范围内实现了商业化应用。
在技术层面，海上风力发电的关键技术主要包括风机设计、风机基础结构、海上施工与运维等方面。
风机设计方面，现代海上风力发电机组已实现了大型化、高效率、高可靠性，单机容量不断提升，以适应更为复杂和严苛的海上环境。
风机基础结构方面，随着技术的发展，已经形成了固定式基础（如单桩基础、三脚架基础等）和浮式基础（如半潜式基础、张力腿平台等）两大类，以适应不同水深和地质条件的需求。
在施工与运维方面，随着工程经验的积累和技术进步，海上风力发电项目的建设周期不断缩短，施工效率不断提高。
同时，随着远程监控、智能诊断等技术的应用，海上风力发电项目的运维管理也日趋智能化、精细化，有效提升了项目的运营效率和安全性。
在全球范围内，欧洲是海上风力发电技术的先行者和领导者，特别是英国、德国和荷兰等国家，已经建成了一批规模化的海上风力发电场。
亚洲地区，特别是中国，近年来在海上风力发电领域也取得了显著的进展，已成为全球海上风力发电市场的重要力量。
中国海上风电行业产业链、发展现状及趋势分析
中国海上风电行业产业链、发展现状及趋势分析一、行业综述1、定义及分类海上风电具有资源丰富、发电利用小时高、不占用土地和适宜大规模开发的特点，是全球风电发展的最新前沿。
海上风电作为我国可再生能源发展的重点领域，“十四五”期间将进入新的发展时期。
多地相继出台规划，“十四五”期间海上风电规模有望大幅提升。
海上风电项目类型海上风电项目类型资料来源：公开资料，产业研究院整理二、行业背景1、政策环境我国沿海各省也纷纷出台深远海域海上风电发展规划，积极推动深远海风电前期工作及开工建设。
在多地出台对中远海风的补贴/奖励政策的支持下，海风开发持续向中远海迈进，打开海上风电长期增长空间。
行业相关政策梳理行业相关政策梳理资料来源：政府公开报告，产业研究院整理2、社会环境我国海风资源丰富，中远海海域技术开发潜力大。
海上风电具有资源丰富、发电利用小时数高、不占用土地、环境友好等特点。
我国海岸线长约18000多千米，拥有6000多个岛屿，具备较好的风能资源，适合大规模开发建设海上风电场。
我国按照水深不同划分为0-20米(近海)，20-50米和50-100米中远海海域，其中中远海域海风技术开发潜力接近350OGW。
中国海上风电技术开发潜力中国海上风电技术开发潜力资料来源：公开资料，产业研究院整理相关报告：产业研究院发布的《2023-2028年中国海上风电行业市场深度分析及投资潜力预测报告》三、产业链1、产业链分析风电行业产业链主要分为三个环节，上游环节为原材料和风机零部件，为风电设备提供材料；中游环节为风机整机的建造和海缆的搭建，确保风力发电的顺利实施；下游环节为风电运营，对发电的规划和使用。
风力发电行业产业链风力发电行业产业链资料来源：公开资料，产业研究院整理2、上游环节分析海上风电塔架与陆上风电塔架的功能类似，但相比陆上风电塔架，海上风电塔架的尺寸一般较大，防腐要求更高，相应技术要求更高，约占成本的29%。
叶片是风力发电机的核心部件之一，约占风机总成本的22%。
海上风力发电技术的创新与发展趋势
海上风力发电技术的创新与发展趋势近年来，海上风力发电作为可再生能源的重要组成部分，逐渐成为各国能源转型的重点关注领域。
海上风力发电技术的创新与发展不仅能够提供清洁能源，还有望推动经济发展和减少温室气体排放。
本文将从创新技术、发展趋势以及面临的挑战等方面进行探讨。
首先，海上风力发电技术的创新为其发展带来了巨大的推动力。
一方面，海上风电场的规模不断增长，由浅水区逐渐扩展到深水区。
深水风电利用浮式结构、悬链式钢管桩等创新设备实现了海上风电资源更为广泛的利用。
另一方面，涡轮增压发电技术、翼型创新等新型风机设计使得海上风电设备效率大幅提升。
这些创新技术不仅拓展了海上风电场的规模，还提高了其经济性和可靠性。
其次，海上风力发电技术的发展呈现出一些明显的趋势。
首先是风机规模的不断增大。
通过提高风机的装机容量和升降机制的改进，大型海上风机逐渐成为发展方向。
大型海上风机能够更有效地利用风资源，提高发电效率。
其次是海上风电场的远离岸线发展。
高容量电缆技术的发展使得远离岸线的海上风电场成为可能，能够更好地利用优质的风能资源。
另外，海上风电技术正逐渐走向浅海、中深水区和深海。
海上风电技术在更多的水域进行布局，将进一步扩大清洁能源的供应范围。
此外，海上风力发电技术还面临一些挑战。
首先是设备和运维成本的压力。
由于海上风电场的建设和运营成本较高，限制了其进一步发展。
因此，如何降低设备成本和运维成本成为解决的重要问题。
其次是能源储存和输电技术的限制。
海上风电场往往需要将发电的能量输送到离岸进一步传输到岸上，这就需要解决长距离输电的问题。
同时，能源储存技术也需要得到进一步改进，以解决能源不稳定性的问题。
最后是环境评估和生态保护的挑战。
海上风电场的建设和运营可能对海洋生态环境造成一定的影响，因此需要加强环境评估和生态保护措施，实现可持续发展。
综上所述，海上风力发电技术的创新与发展正以日新月异的态势蓬勃向前。
通过不断推动创新技术的应用和发展趋势的引导，海上风力发电有望成为未来可再生能源的主导之一。
中国海上风电发展现状分析及展望
中国海上风电发展现状分析及展望近年来，随着全球对于清洁能源的关注度不断上升，中国海上风电的发展也在逐步壮大。
作为一种新型的清洁能源形式，海上风电具有开发潜力大、资源丰富、风能稳定等特点，因此在能源结构转型中得到了广泛的支持和认可。
本文将对中国海上风电的现状进行分析，并对未来的发展进行展望。
一、中国海上风电现状分析1.发展历程中国海上风电的发展，始于2005 年。
当时，中国开始着手建设海上风电项目，开发南海油田沿岸的风电资源。
2007 年，中国第一批海上风电项目在浙江海域正式启动。
从此之后，中国的海上风电项目发展迅速，经历了新的技术、新的政策的不断改进和完善，发电规模和装机容量也不断扩大。
2.发展现状目前，中国的海上风电发展已经进入到了快速发展期，呈现出以下的现状：第一，发展规模不断扩大。
截至2020 年底，中国已经累计投入了超过1.4 万亿人民币的海上风电项目，海上风电装机容量已经达到了超过10 万兆瓦。
第二，技术水平不断提高。
中国在海上风电制造、运维等方面积累了丰富的经验，技术水平逐渐提高。
比如，中国目前开发出了自主品牌的海上风电涡轮机，已经在国内外市场上取得了较好的市场表现。
第三，政策支持力度大。
近年来，中国国家能源局连续颁布了《海上风电发展规划（2019-2035 年）》、《海上风电政策（2019 年度）》等一系列文件，为海上风电的发展提供了政策保障。
二、中国海上风电发展展望1.发展方向未来，中国海上风电的发展方向主要包括：一是高效利用风能资源。
针对地形、气候、浪况等因素，加强研究实现海上风电资源的高效利用。
二是加强科技innotvation。
研发出新的技术手段不断提升产业整体质量和效益。
三是提高海洋运维服务能力。
加强海洋经济发展，优先发展海洋运输、海洋工程、海洋科技等重大领域，提高海上风电的运维服务水平。
四是政策加持。
持续性地出台有利于海上风电的发展的政策文件，在市场、技术、资金、人才等方面进行全方位的支持。
我国海上风电发展现状及分析
三、存在的问题
尽管我国海上风电发展迅速，但仍存在以下问题：
1、政策支持不足：尽管政府出台了一系列政策，但政策支持力度仍有待提 高。例如，相较于陆上风电，海上风电的电价补贴和税收优惠等政策尚不完善。
2、市场竞争力弱：尽管我国是全球最大的海上风电设备制造国，但海上风 电项目建设和运营的核心技术仍由国外企业掌握，国内企业在国际市场竞争中处 于不利地位。
二、我国海上风电发展现状
1、产业政策
为推动海上风电产业的发展，我国政府出台了一系列政策，包括财政补贴、 税收优惠和推动市场化发展等。2021年，国家能源局印发的《全国海洋能和水合 物资源评价报告》提出，到2035年，我国海上风电总装机容量将达到3000万千瓦。
2、发展格局
我国海上风电发展呈现出“北多南少”的格局。其中，江苏、浙江、福建和 广东是我国海上风电的主要开发区域。据统计，截至2021年底，我国北方地区海 上风电装机容量占全国总装机容量的64.7%。
2、推动市场化发展：我国应建立健全海上风电市场化发展机制，推动电力 市场的改革和完善，以实现海上风电的规模化、产业化发展。此外，应加强与国 际市场的交流与合作，提升我国海上风电企业的国际竞争力。
3、加强技术创新：鼓励企业加大研发投入，推动产学研一体化发展，加快 核心设备和关键技术的自主研发进程。同时，应加强与国际先进企业的合作交流， 引进先进技术并消化吸收再创新，以提高我国海上风电产业的整体技术水平。
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3、技术水平较低：尽管我国在海上风电设备制造和技术研发方面取得了一 定成就，但在核心设备和关键技术上仍存在差距，如风电机组和海洋工程装备等。
四、解决方案
为解决上述问题，我国应采取以下措施：
1、加强政策支持：政府应加大对海上风电产业的扶持力度，提高电价补贴、 完善税收优惠政策，并制定针对海上风电的长期发展规划，以推动产业的可持续 发展。
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文章编号:100529865(2009)022*******海上风电基础结构研究现状及发展趋势黄维平,刘建军,赵战华(中国海洋大学海洋工程系,山东青岛 266100)摘 要:对国外海上风电机组基础结构的研究与工程应用现状进行了较为详尽地分析,重点对我国海上风电场开发建设有借鉴意义的重力式结构、单桩结构、三角架结构和导管架结构进行了分析论述。
基于我国海洋工程技术水平和海上风电产业发展的动态,分析发展适合我国国情的海上风电机组基础结构的可行性及必要性,提出我国海上风电产业发展所面临的挑战。
关键词:海上风电;基础结构;风力发电;设计荷载中图分类号:P752;TK 89 文献标识码:AThe state of the art of study on o ffshore wind turbine structures and its developmentHUA NG Wei 2ping,LI U Jian 2jun,Z HAO Z han 2hua(Department of Ocean Engineering,Ocean Univ ersity of China,Qingdao 266100,China)Abstr act:The state of the art of the study and application of offshore wind turbine structures is analyzed in detail.The focus is o n the study and applicatio n o f g ravi ty 2base,mono pile,tripo d and jacket structures,w hich may be applied in o ffshore w ind farms in China.The necessity and feasibility of develo ping support structures based on the conditions in China are di scussed.The challengs i n the development of o ffshore wind farms in China has been presented.Key wor ds:o ffshore wind generation;suppo rt s tructure;wind energy generating;desig n load收稿日期:2008206202基金项目:国家自然科学重点基金资助项目(50639030);国家/8630资助项目(2008AA05Z4470515);海洋工程山东省重点实验室资助作者简介:黄维平(1954-),男,浙江人,教授,主要从事海洋工程结构动力分析及流固耦合研究。
Email:wphuang@风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。
2006年全球风电机组新装机容量为15197M W,累计装机总量达74223M W 。
近几年,世界风能市场每年都在快速增长,预计未来20~25年内,世界风能市场每年将递增25%。
海上有丰富的风能资源和广阔平坦的区域,使得近海风力发电技术成为近年来研究和应用的热点。
我国近海风能资源预计可达7.5亿千瓦,是陆上风能资源3倍,海上风力发电场将成为未来发展的重点。
2007年启动的国家科技支撑计划将能源作为重点领域,提出要在/十一五0期间组建近海试验风电场,形成海上风电技术。
目前包括上海在内,国内沿海众多省市都在规划建设近海风电场。
发电成本是海上风电发展的瓶颈,研究表明,按照目前的技术水平和20年设计寿命计算,海上风电的发电成本约合人民币0.42元(或0.05美元)/kWh 。
而影响海上风电成本的主要因素是基础结构成本(包括制造、安装和维护)。
目前,海上风电场的总投资中,基础结构占15~25%,而陆上风电场仅为5~10%[1]。
因此,发展低成本的海上风电基础结构是降低海上风电成本的一个主要途径。
第27卷第2期2009年5月海洋工程T HE OCE AN EN GINEERIN G Vol 127No 12May 20091 海上风电基础结构研究1.1 设计荷载研究图1 风轮机荷载示意Fig.1 Load o f wind turbine 作用在海上风电机组基础结构上的荷载包括风轮机运转荷载(见图1)和海洋环境荷载。
风轮机运转荷载是由风和风机叶片相互作用产生的,Rune 等人[2]采用气动弹性方法计算作用在叶片、风轮机及水面上结构的空气动力荷载,采用非线性弹簧和阻尼器模拟桩-土相互作用,研究了单桩结构在风浪作用下的动力耦合响应问题。
研究表明,基础结构的性质对海上风电机组结构系统的动力特性有较大的影响,因此,基础结构模型作为系统气动弹性模型的一部分是非常重要的。
它不仅影响基础结构的设计荷载,而且影响系统其它组成部分的设计荷载。
极端响应是海上风电机组基础结构设计的一个重要变量,它包括叶片的拍向弯矩和基础结构的倾覆力矩。
文献[3]采用现场测量数据对极端响应分布的统计不确定性进行了贝叶斯分析,结果表明,极端响应的概率分布符合韦伯分布。
海上风电机组基础结构与海洋平台的结构形式有较大区别,且水深较浅。
因此,波浪荷载的计算多采用非线性波模型。
Liang 等人[4]研究了非线性波与海上风电机组基础结构相互作用的数值模拟问题,提出了一个新的模拟非线性波与任意截面形状直立结构相互作用的数值方法。
该方法的主要优点是不需要特殊的算法来模拟破碎波。
Henderson 等人[5]采用线性和非线性波浪模型研究了波浪运动模型、波浪荷载模型和结构模型对确定海上风电机组基础结构流体动力荷载的影响。
研究表明,采用线性波模型计算海上风电机组基础结构流体动力荷载是不安全的,应该采用非线性波模型。
文献[6]的研究表明,结构的最大流体动力荷载出现在强非线性非破碎波条件下。
随着海上风电技术的不断进步,风机规格越来越大,水深越来越深,使得传统固定式基础结构的一阶固有频率降至0.25~0.35Hz 之间。
而一些海浪谱,如瑞典Bockstigen 海上风电场测量的海浪谱,其第二个谱峰频率约为0.3Hz,可能引起共振。
因此,多频率成分波浪谱的模拟对于海上风电机组基础结构的设计显得格外重要。
线性波模型不能模拟第二个谱峰,必须采用非线性波模型[7-8]。
1.2 固定式结构研究由于风电机组运行荷载的特殊性,使得海上风电基础结构与海洋石油平台有较大的区别。
而且,海上风电场建设成本决定了海上风力发电的可行性。
因此,海上风电基础结构必需尽可能的降低成本。
目前,海上风电机组基础结构有重力式、单桩结构、三角架结构、导管架结构和浮式结构[9-11],如图2和图3所示。
其中单桩结构是目前海上风电场应用最多的一种结构,其次是重力式结构。
图2 基础结构示意Fig.2 Suppo rt structures 图3 浮式结构示意Fi g.3 Flo ati ng structures海上风电机组基础结构的水平荷载和倾覆力矩远远大于海洋石油平台,而竖向荷载小于海洋石油平台,因此,其基础的承载形式和特点不同于海洋石油平台。
特别是单桩结构的桩径(4~7m)远远大于海洋石油平台的桩径(1~2m),因此,也是海上风电机组基础结构研究的热点之一。
Martin 等人[12]发展了一个三维数131第2期黄维平,等:海上风电基础结构研究现状及发展趋势132海洋工程第27卷值模型,研究大直径单桩结构在单调和循环荷载作用下的侧向承载能力和刚度特性。
模型同时考虑了材料非线性和几何非线性,土的模拟采用了M-C模型,波浪荷载同时考虑了幅值变化和方向变化。
研究认为, API推荐方法不适用大直径侧向承载桩,它将过高地估计桩的侧向刚度。
桶形基础是一种新型的海洋工程基础结构形式,由于它的材料和安装成本低于桩基础而受到海上风力发电行业的青睐。
文献[13]采用有限元方法分析了桶形基础的抗拔能力,分析采用轴对称单元,土采用D-P模型模拟。
研究表明,有限元计算结果大于简化方法的计算结果,因此,简化计算方法是保守的。
Byrne等人[14-19]采用一种新的三维加载方式对桶形基础在瞬态循环荷载作用下的动力响应和承载能力进行了大量的试验研究。
研究表明,循环荷载条件下,响应与加载速率无关,且没有明显的刚度退化现象。
研究认为,桶形基础的单向抗拔能力与承受循环荷载的能力之间有着密切的关系,因此,桶形基础的循环荷载承载能力可以由单向抗拔试验推出。
文献[20]通过模型试验、现场试验和数值模拟方法,研究了单个桶基础和多个桶基础在侧向荷载及不同土层条件下的动力响应特点。
研究表明,单个桶基础和多个桶基础在倾覆力矩作用下的行为是不同的,多个桶基础的上风向基础和下风向基础将分别承受拉压荷载。
因此,多个桶基础设计与单个桶基础不同的是,其竖向承载能力包括倾覆力矩引起上风向基础抗拔和下风向基础抗压设计。
Houlsby等人[21-22]对单个桶形基础和四个桶形基础进行了不同土质条件的振动和抗拔现场试验研究。
研究表明,桶形基础在高频、小幅循环荷载作用下,其响应受刚度、惯性和阻尼的影响。
而低频、大幅循环荷载作用时,将出现刚度退化和滞回环增大现象。
1.3浮式结构研究浮式结构是海上风电机组基础结构的深水结构形式,主要用于50m以上水深海域。
因此,一些近海浅水海域风能资源不足的国家,如美国和日本,发展浮式结构是利用海上风能资源的唯一选择。
与海洋油气平台不同的是,风电机组基础结构的倾覆力矩较大,因此,海上风电机组浮式基础结构的纵摇和横摇运动是设计的关键。
目前,海上风电机组浮式基础结构主要有荷兰的三浮体结构(Tri2Floater),美国的张力腿结构(NREL TL P)和日本的Spar结构。
Chen等人[11]采用二维集中质量模型研究了张力腿结构在风轮机和波浪荷载作用下动力响应。
由于该模型不能模拟气动阻尼,因此,研究利用轮毂与塔顶之间的剪力和结构的响应幅值拟合气动阻尼系数。
研究表明,在不规则波环境下,结构的最大响应是由风轮机动力荷载的基频分量引起的。
由于浮式结构的运动,作用在风轮机上的风速波动将引起输出功率的波动,这是海上风电机组浮式基础结构设计的最大挑战。
Nielsen等人[23]通过数值模拟和模型试验,研究了海上风电机组浮式基础结构的动力特性及对风浪组合荷载的响应,发展了耦合动力分析程序SIM O/RIFLEX/HAWC2。
研究表明,风轮机控制策略对浮式结构的波浪响应有较大影响,高于额定风速的叶片螺距控制策略将引起较大的谐振响应,从而降低结构的疲劳寿命。
文献[24]采用一个基于墨西哥湾的暴风模型的付利叶谱,分析了海上风电机组浮式基础结构的动力响应。