风能展独家直播：大型海上浮动式风机基础设计方法研究—风电机组技术

　　从这个表上大家可以看出，左上图是欧洲的海上风能的分布情况，右上图是美国情况。大家可以看到在东海岸，以及西海岸储量是非常丰富的近几年美国在浮动式风电方面发展政府扶持力度是非常大的。鉴衡参加了OC4，IEA主持的一系列项目，其中就包括浮动式的机组的研究，他们希望在2017实现度电成本达到商业利用价值。下面这两个是亚太地区和海南岛周围深海风能的情况。
　　下面再来看一下浮动式风机与传统的我们说的海上油气平台的区别。第一结构总重量不同，相比较于采油平台，浮动式风机，结构总重量比较小，在相应的载荷情况下，顶部加速度是比较大的，这是一个比较大的设计挑战。因为在水下的部分比较小，所以受流动影响比较小，我们为了获得比较好的风资源，往往导致比较高的高度，导致系统高度比较高，这样就带来一个问题，特别是风机在正常额定运行发电的时候，水力推力比较大，这样就产生一个比较大的力矩。还有一个最大的问题，跟传统的海上平台的设计不一样，在海上平台设计过程中，更多的利用频域的设计方法，可以进行现行分析，浪和流的耦合，并不是那么的明显。但是在浮动式风机这样一个以捕捉风能，转换成电能的装置，这样的话，它的风机整个集成和稀薄，线性耦合是非常明显的，在设计过程中是不能回避的问题。
　　浮动式风机目前的现状，根据咨询结构的统计，目前全球有29个浮动式风机项目，主要是欧洲16个，美国4个，日本9个，有两个实尺度浮动式风机样机。在2011年的年底，在葡萄牙那边用了windfloat的技术，基于海上平台的浮动式基础，主要有三方面，spar，tlp，semi，spar是主要的，tlp是小尺度的。这个是目前典型的浮动式风级项目的详细情况，包括里面采用的基础的设计方案，风机制造商和项目的状态。
　　通过这些可以给我们传递一个信息，海上风电的时代来了，浮动式海上风电正在酝酿，并且在未来几年，很可能在2015年，到2020年期间会出现小批量的浮动式的项目。
　　下面来看一下浮动式基础设计方面的设计方法，设计流程。根据我们传统的经验，我们可以把固定式海上风机跟海上的浮动式平台1加1，但是1加1带来的问题，有很多需要细化解决的问题，不是简单的叠加。我们需要把浮动式风机分成三个部分，一个是机头，浮动基础，系泊系统，浮动风机，在整个设计过程当中，可以借助目前的规范进行，在风机这块有成熟的设计规范。根据我们常用的IEA的规范，他们陆续增加了针对海上浮动式的海上计算工况。在机组和系泊可以沿用之前海上平台的设计经用，ABS和DNV针对浮动式风机进行了研究，对浮动式风机进行了细化。
右面是一系列的在设计过程当中需要考虑的问题，包括设计工况，怎么对风浪流的设计，包括控制系统，安全系数，优化等等。针对浮动式风机的设计力量跟采油平台是不一样的，采油平台把人员的安全和对环境的影响是放在第一位的，因为海埂平台往往是海油装置，上面会有一些人员常驻，另外出现破损的话，对环境污染是非常严重的，对成本会有一些要求，但是不会像我们开发风机这样，对成本要求这么高，在安全系数方面会有不同。我们浮动式风机在试运行和调试过程需要有人执手，其他运行过程当中不需要人执手。这样对我们浮动式风机的设计优化过程当中成本提供了一些可能性。
　　这是目前针对浮动式基础的设计标准和规范，目前有的是GL在2012年年底的时候，出的一个目前海上风机设计规范的版本当中增加了浮动式风机的载荷计算工况的要求，ABS和DNV两家公司，在今年年初和年中的时候，分别出了针对浮动式基础和相应系泊过程中的规范，为浮动式风机后续项目的开展，提供了一些设计的标准，以及认证参考的规范。目前我们最权威的IEC61400-3-2是一个最规范的成本，也许明年年初的时候会出一个初稿。浮动式机组设计流程，基于目前通用的循环设计方法，首先会根据风机载荷的工况，给这个机组做一个输入，完成初步设计，然后再进行整机运行的分析软件进行载荷计算，通过反复迭代之后进行分析。分了三个工况，极限工况，疲劳工况，意外工况。