2014北京國(guó)際風(fēng)能大會(huì)之“風(fēng)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)”專(zhuān)場(chǎng)——鑒衡認(rèn)定符鵬程：海上風(fēng)力發(fā)電載荷仿真方法探討

    海上外部環(huán)境條件，因?yàn)楹Ｉ系匦蜗鄬?duì)陸上而言比較平坦，所以它的入流角，包括風(fēng)剪切，跟湍流度的差異，我們可以看出，它偏離的幅度不完全一致，所以大家考慮這個(gè)因素，還是得具體工況進(jìn)行具體分析。湍流度主要影響疲勞載荷，引起疲勞載荷的差異，大家從這幅表里面可以看到，形狀相同的包括顏色相同的點(diǎn)是代表同一個(gè)風(fēng)速，可以看到里面那個(gè)小框，縱向是疲勞載荷，橫坐標(biāo)是把湍流度放高了一萬(wàn)倍。相同形狀的點(diǎn)，比如藍(lán)色的這些點(diǎn)，也就是對(duì)這些藍(lán)色點(diǎn)，它的風(fēng)速全部都是22，它在22米的風(fēng)速下，等一下疲勞載荷和湍流度基本上是一次函數(shù)的一個(gè)關(guān)系，也可以看到其他的一些風(fēng)速，比如這些風(fēng)速，甚至其他風(fēng)速，基本上是一次函數(shù)的關(guān)系，這跟理論估計(jì)也是相同的。對(duì)于海上機(jī)組，如果它的湍流度從0.16降低到0.15，如果依次函數(shù)這個(gè)關(guān)系是正確的，它的疲勞載荷可以下降6%。
    說(shuō)完風(fēng)況說(shuō)海況，海況是一個(gè)新的，我們?cè)O(shè)計(jì)海況的時(shí)候也考慮很多東西。海上的因素很多，我們從載荷仿真的角度來(lái)考慮，它的波浪，包括洋流，抄襲水位三個(gè)參數(shù)，就足以描述它的流體的特性了，所以我們?cè)O(shè)計(jì)海況動(dòng)力的時(shí)候主要從這三個(gè)參數(shù)出發(fā)。其實(shí)整個(gè)特征參數(shù)也是仿造海洋工程學(xué)的一些參數(shù)提取的，主要是50年跟一年的概念，標(biāo)準(zhǔn)里面也有一個(gè)關(guān)于50年和一年的，海況也是仿造風(fēng)況。雖然現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)確實(shí)對(duì)各個(gè)參數(shù)，它的特征參數(shù)做了一定的要求，但是具體哪些參數(shù)的參考值標(biāo)準(zhǔn)是沒(méi)有給出的。它之所以沒(méi)有給出是因?yàn)椴煌暮Ｓ虻赜蛐圆町愂呛艽蟮模憬o出一個(gè)肯定的標(biāo)準(zhǔn)不可能完全適用。但是，這個(gè)對(duì)我們?cè)O(shè)計(jì)海上風(fēng)電機(jī)組是造成一定不變的。我們根據(jù)海洋局提供的數(shù)據(jù)，我們將我國(guó)的海域劃分為右邊出這11個(gè)海區(qū)，并且給出了這11個(gè)海區(qū)的參考值。所有的這個(gè)數(shù)據(jù)都可以在我們正在報(bào)備的海上風(fēng)電機(jī)組的評(píng)估規(guī)范里可以查到，關(guān)于選取的標(biāo)準(zhǔn)，原則大家如果感興趣，或者到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)里面查一下，或者跟我們交流。
    我們對(duì)工況進(jìn)行設(shè)計(jì)，分極限工況和疲勞工況，因?yàn)轱L(fēng)電機(jī)組的設(shè)計(jì)壽命為20年，從概率上，我們一般認(rèn)為小于50年一遇的事件為正常事件，大于等于50年一遇的事件為極端事件。兩個(gè)相關(guān)的極端事件同時(shí)出現(xiàn)的事件并不予考慮。相對(duì)陸上技術(shù)而言，海上用海況加進(jìn)去了，海況有三個(gè)不同的參數(shù)，它的海況的組合方式其實(shí)是很多的，包括它跟風(fēng)的組合方式，就是風(fēng)跟浪之間夾角的參數(shù)，我們其實(shí)海上的載荷計(jì)算工作量確實(shí)是大大增加的，不是一倍兩倍的關(guān)系。
    然后是疲勞工況的設(shè)計(jì)，整體來(lái)講，疲勞工況的設(shè)計(jì)跟陸上差不多，但是它主要的一個(gè)區(qū)別就是在陸上的時(shí)候，我們只考慮風(fēng)分布的時(shí)間，但是海上的時(shí)候我們不但要考慮風(fēng)中的時(shí)間，還要考慮浪，要考慮風(fēng)浪聯(lián)合分布的時(shí)間，然后算具體的一個(gè)疲勞載荷。那么，最后就是剛才說(shuō)一下，就是因?yàn)槲覀兡壳耙苍趨⒓覫EC/3，就是限于海上標(biāo)準(zhǔn)的編制文庫(kù)小組，我們?cè)谶@個(gè)小組里面跟其他成員認(rèn)為現(xiàn)在存在海上標(biāo)準(zhǔn)，它的EOG，包括2.1、2.2、5.1的工況，它的極限載荷主要來(lái)源于風(fēng)況，對(duì)于2.2，5.1這個(gè)工況，前面兩個(gè)是故障工況，后面的是緊急停機(jī)的工況，它的特征載荷主要取決于機(jī)組的狀態(tài)，以及它受到的風(fēng)況。另外，新的標(biāo)準(zhǔn)，包括陸上的第三版的標(biāo)準(zhǔn)，還有海上的標(biāo)準(zhǔn)，它對(duì)這三個(gè)進(jìn)行特殊載荷處理的時(shí)候選取12個(gè)工況下的最大值一半的平均值，它這種方法是取了一個(gè)平均值，它會(huì)把海況對(duì)這三工況的情況會(huì)大大的降低。所以，現(xiàn)在是這個(gè)維護(hù)小組WG目前提出的這個(gè)意見(jiàn)是進(jìn)行載荷仿真，以確定具體海況的影響，預(yù)計(jì)最后情況，可能是在這幾個(gè)工況下不考慮海況的影響。
    最后進(jìn)行一個(gè)總結(jié)，首先，我們?cè)谟?jì)算海況對(duì)載荷的影響，理論的選取我們是尤其要注意的，因?yàn)椴煌睦碚撦d荷相差很大。第二、將機(jī)組和基礎(chǔ)分開(kāi)仿真與機(jī)組基礎(chǔ)一體化仿真的載荷確實(shí)也存在差異。目前我們這個(gè)給論，因?yàn)槲覀償?shù)據(jù)可能不是太多，我們結(jié)論是如果分開(kāi)，可能算出來(lái)的載荷比較保守。第三個(gè)是我們提供了海況的一些參考值在我們的規(guī)范里面的時(shí)候，海況的疲勞載荷，時(shí)間分布需選取風(fēng)浪聯(lián)合概率分布，另外海上湍流度的降低，使得疲勞載荷有所降低。謝謝大家！
    劉琦：謝謝符工，鑒衡在這方面的一些經(jīng)驗(yàn)對(duì)我們未來(lái)的整機(jī)場(chǎng)的載荷建模以及設(shè)計(jì)院的基礎(chǔ)的載荷的計(jì)算會(huì)有很大的幫助，有很多的借鑒。