2014北京国际风能大会之“风电机组总体设计”专场——鉴衡认定符鹏程：海上风力发电载荷仿真方法探讨

    海上外部环境条件，因为海上地形相对陆上而言比较平坦，所以它的入流角，包括风剪切，跟湍流度的差异，我们可以看出，它偏离的幅度不完全一致，所以大家考虑这个因素，还是得具体工况进行具体分析。湍流度主要影响疲劳载荷，引起疲劳载荷的差异，大家从这幅表里面可以看到，形状相同的包括颜色相同的点是代表同一个风速，可以看到里面那个小框，纵向是疲劳载荷，横坐标是把湍流度放高了一万倍。相同形状的点，比如蓝色的这些点，也就是对这些蓝色点，它的风速全部都是22，它在22米的风速下，等一下疲劳载荷和湍流度基本上是一次函数的一个关系，也可以看到其他的一些风速，比如这些风速，甚至其他风速，基本上是一次函数的关系，这跟理论估计也是相同的。对于海上机组，如果它的湍流度从0.16降低到0.15，如果依次函数这个关系是正确的，它的疲劳载荷可以下降6%。
    说完风况说海况，海况是一个新的，我们设计海况的时候也考虑很多东西。海上的因素很多，我们从载荷仿真的角度来考虑，它的波浪，包括洋流，抄袭水位三个参数，就足以描述它的流体的特性了，所以我们设计海况动力的时候主要从这三个参数出发。其实整个特征参数也是仿造海洋工程学的一些参数提取的，主要是50年跟一年的概念，标准里面也有一个关于50年和一年的，海况也是仿造风况。虽然现有的标准确实对各个参数，它的特征参数做了一定的要求，但是具体哪些参数的参考值标准是没有给出的。它之所以没有给出是因为不同的海域地域性差异是很大的，你给出一个肯定的标准不可能完全适用。但是，这个对我们设计海上风电机组是造成一定不变的。我们根据海洋局提供的数据，我们将我国的海域划分为右边出这11个海区，并且给出了这11个海区的参考值。所有的这个数据都可以在我们正在报备的海上风电机组的评估规范里可以查到，关于选取的标准，原则大家如果感兴趣，或者到这个标准里面查一下，或者跟我们交流。
    我们对工况进行设计，分极限工况和疲劳工况，因为风电机组的设计寿命为20年，从概率上，我们一般认为小于50年一遇的事件为正常事件，大于等于50年一遇的事件为极端事件。两个相关的极端事件同时出现的事件并不予考虑。相对陆上技术而言，海上用海况加进去了，海况有三个不同的参数，它的海况的组合方式其实是很多的，包括它跟风的组合方式，就是风跟浪之间夹角的参数，我们其实海上的载荷计算工作量确实是大大增加的，不是一倍两倍的关系。
    然后是疲劳工况的设计，整体来讲，疲劳工况的设计跟陆上差不多，但是它主要的一个区别就是在陆上的时候，我们只考虑风分布的时间，但是海上的时候我们不但要考虑风中的时间，还要考虑浪，要考虑风浪联合分布的时间，然后算具体的一个疲劳载荷。那么，最后就是刚才说一下，就是因为我们目前也在参加IEC/3，就是限于海上标准的编制文库小组，我们在这个小组里面跟其他成员认为现在存在海上标准，它的EOG，包括2.1、2.2、5.1的工况，它的极限载荷主要来源于风况，对于2.2，5.1这个工况，前面两个是故障工况，后面的是紧急停机的工况，它的特征载荷主要取决于机组的状态，以及它受到的风况。另外，新的标准，包括陆上的第三版的标准，还有海上的标准，它对这三个进行特殊载荷处理的时候选取12个工况下的最大值一半的平均值，它这种方法是取了一个平均值，它会把海况对这三工况的情况会大大的降低。所以，现在是这个维护小组WG目前提出的这个意见是进行载荷仿真，以确定具体海况的影响，预计最后情况，可能是在这几个工况下不考虑海况的影响。
    最后进行一个总结，首先，我们在计算海况对载荷的影响，理论的选取我们是尤其要注意的，因为不同的理论载荷相差很大。第二、将机组和基础分开仿真与机组基础一体化仿真的载荷确实也存在差异。目前我们这个给论，因为我们数据可能不是太多，我们结论是如果分开，可能算出来的载荷比较保守。第三个是我们提供了海况的一些参考值在我们的规范里面的时候，海况的疲劳载荷，时间分布需选取风浪联合概率分布，另外海上湍流度的降低，使得疲劳载荷有所降低。谢谢大家！
    刘琦：谢谢符工，鉴衡在这方面的一些经验对我们未来的整机场的载荷建模以及设计院的基础的载荷的计算会有很大的帮助，有很多的借鉴。