登录注册
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
我要投稿
在15日上午召开的海上风电工程装备分论坛上,上海电气风电集团股份有限公司技术部海上漂浮式基础室主管张友林发表《飘浮式风机耦合设计的挑战及应对实践》主题演讲。
以下为发言实录:
张友林:大家好!我是来自上海电气的张友林,今天很容幸站在这里分享我们在过去两年当中飘浮式方面做的工作,我汇报题目是关于四川飘浮式风机耦合设计挑战以及过去怎么做的应对措施。
今天我的报告分三部分内容,首先大家一起回顾海上飘浮式风电发展现状。现在海上风电已经从近海浅海走向深远海发展,为了更好捕捉深远海优质风资源,现在世界范围内很多国家和地区都在开展相关飘浮式风电的研究,根据咨询机构做出了统计,截止2019年全世界范围内海上飘浮式风电项目规划达到接近20个左右,相应规划的规模也在12MW左右。这个数据当中需要注意的是在2018年、2019年两年当中,关于海上飘浮式风电项目规划数量和规模极具增加,传递一个信号说明全世界范围内海上风电对于飘浮式前景比较认可。
我们对于过去飘浮式项目也进行了一些调研,我们将调研结果根据飘浮式项目技术成熟度可以把这些项目分为三个发展阶段。第一阶段是单台兆瓦级样机开发阶段;第二阶段是50兆瓦以内小批量示范风电厂项目开发阶段;第三个阶段是大于50兆瓦规模化商业运营项目阶段。
当然目前大多数飘拂式风电项目处于或者即将进入第一阶段,只有少量技术成熟度比较高的,未来还有更多项目可能会进入第二阶段。
在国内根据网上统计信息我们可以发现,国内针对于飘浮式风电研究这两年深耕比较快,目前主要国内飘浮式样机项目有6个,上海电气有幸参与两个项目,龙源和绿能的项目,国内项目还有一些特殊性,启动时间相对较晚,2018年、2019年两年时间启动起来,完工时间比较紧张,海上环境条件与国外也有很大不同,沿海这些地区很多都是平均风速比较低,台风也比较多,水深相对国外来说相对较浅,它是过度水深也是比较尴尬的。国内业主开发要求比较多,它有多产业结合的要求,这为海上飘浮式风电设计和研发都有一系列的挑战。
第二部分给大家介绍一下我们在过去项目当中风机设计时候遇到一些挑战,刚才也回顾了欧洲飘浮式样机研发项目,他们这些研发项目实际上在研发过程中总体是遵循循序渐进、螺旋式的设计过程,在这个过程当中设计初期阶段采用工程化低进度设计方式进行基础或者是风机设计与优化,因为这时候效率比较高,在研发中后期一般都是采用高保证度的仿真方法进行设计结果的验证。
在设计过程中也主要涉及以下六个技术方向,第一是飘浮式风机设计优化,也就是基础设计优化;第二风机全耦合载荷计算与仿真;第三基础总体设计优化;第四风机结构与基础结构设计与校核;第五系泊及海缆设计与校核;第六风机建造安装与运维,我们系统设计步骤比较多,设计效率低,我们与设计院进行数据交互频次和数量比较多,数据交互可靠性很难保证,设计环节中各个许可专业差异性比较大,各个环节对数据理解也可能出现一些偏差。
上海电器过去两年当中与一些设计院合作过程中总结出了一套耦合设计的流程,我们将基础数据给设计院进行基础总体设计和系泊设计,他们给我们出版数据我们进行整机建模和控制策略优化,整机全耦合全工况载荷计算分析,将全工况载荷分析结果一方面传达给主机厂商内部各个职能科室进行大部件和塔架组件计算。将载荷数据传递给设计院,由他们进行基础极限疲劳校核,他们对进行动态系统和海缆的完成,这个次数相对固定式也是不少。内容和数量都是与传统有很大不同,这些内容我这里不再详细一一介绍。
和设计院相互合作过程中,我们也会共同面临一系列实实在在的挑战与问题,比如说风机设计的时候,我们首先要考虑结构系统频率该怎么布置,基础怎么建模,对于负责系泊系统怎么建模和模拟,拿龙源项目来说,要风电与养鱼进行结合,养鱼是水动力阻尼怎么考虑,全耦合仿真过程中风机和技术在进行仿真对时间尺度要求有很大不同,对于这些问题我们都将面临到,我在后面将针对于前面面临问题挑出几个跟大家一起分享我们是怎么解决的。
刚才提到参与了飘浮式项目包括绿能张力腿项目和龙源半潜型项目,这里困难和挑战比较多,在这里时间问题只挑出五个跟大家分享一下。
首先飘浮式风机进行设计的时候,首先设计整个系统的频率,还有主控程序怎么进行策略调整和参数的优化。就拿系统频率而言,我们与固定式风机不同是频率成分更多,不光遇到风频、波浪频率、风能EP和3P转动频率,同时面临浮体自由体运动六个频率,在主控程序设计调整的时候必须要避开这些频率,由于这些频率比较多对于主控程序调整比较困难,我们在过去项目当中通过自己研发以及与定位即摇合作,我们开发有飘浮式风电主控程序,这个程序运用龙源项目中,我们发现半潜型基础功率曲线跟传统固定式功率曲线是非常接近的,也就是能够满足设计要求。
当然在频率这一块也有需要注意的地方,比如传统海上固定式风机塔筒频率1P—3P之间,风能转速在1圈或者是三分之一圈频率之间,但是放在这个区间好处是可以节省材料同时避开与环境频率的碰撞,对于飘拂式风机是不是塔筒频率放在1P—3P之间是非常值得思考的问题,需要全耦合的仿真进行仿真计算结果,根据载荷信息进行确定。通过国外经验有一些项目放在1P—3P之间,很多项目放在3P以上,放在3P以上意味着塔筒非常高,也就是塔筒运钢量相对传统固定式风机增加非常多。
另外在飘浮式风电全耦合载荷仿真过程当中也会遇到一系列的挑战问题,举个例子来说,在主机厂商一般采用的Bladed软件怎么建立基础模型,实际上也是与传统海工软件以及船一三维建模思路不一样,Bladed软件将基础结构塔筒一部分,进行集中质量点和塔件作为基础,一般设计院给我们初版基础信息的时候,它只是给了我们一个基础整个重心,也就是一个点的数据,但是Bladed软件需要把它等效成很多个量和集中质量点模拟基础信息,我们没有这些信息需要在Bladed当中根据前面提到海工软件集中质量点信息进行等效形成分布点的信息,等效过程中面临全系统有10个变量约束,重量是一个变量、重心三个自由度变量,转动惯量6个自由度变量,你怎么让Bladed软件模型和海工软件质量点模型数据等效精度非常高,这是很麻烦的问题。
一般情况下需要手动在Bladed软件进行调整设计,这个过程一方面效率很低,另一方面很难达到满意的精度,我们需要开展一些自动等效建模技术,基于自动等效建模技术快速生成Bladed软件所需要关于飘浮式基础的模型,达到精度对比目标精度在5%以内,这也是一个挑战点。
目前国内样机很多选择离岸距离不是很远,这里水深比较尴尬,浅水系泊技术比较麻烦,需要采用比较浅的系泊技术,在Bladed软件如果采用动态锚电进行建模。风机我们选择5万个计算工况,如果动态锚电进行计算,动态迭代是半年以上,这个动态迭代难以接受,我们开展了系泊系统等效钢度的研究,将复杂系泊系统等效弹簧运输,刚度要保证与复杂系泊系统刚度一致,这需要开展一系列基础收破运动试验,我们会总结出一套等效刚度数据,等效刚度数据作为全耦合Bladed软件的条件,进行500个工矿计算。
建模和系泊系统都是通过等效技术,等效技术可靠不可靠必须进行验证,怎么验证呢?拿Bladed软件建的等效模型和传统海工软件做的模型结果进行时域仿真计算,不管规则波还是不规则波,仿真软件通过等效模型与传统海工软件非常接近,所以可靠性我们非常有自信。
另外前面系泊系统采用等效模型,但是等效模型有一个问题是系泊系统有一些阻尼,如果采用等效模型会低估实际阻尼数据,在海工软件对基础进行自由设计试验,我们会得到阻尼的值,我们将阻尼值作为一个目标值,同时在等效模型也做相应自由衰减实验,我们不断调整Bladed软件阻尼设计,将阻尼设计最后作为5万多工矿的输入条件。
此外刚才提到全耦合仿真过程中主机仿真时间和基础仿真时间不同,一般主机仿真10分钟,由于基础受到时间条件,一般仿真3—6小时,这个时间差是非常大的矛盾,一些规范比如IECD对差异有明确要求,必须全耦合仿真有明确考虑,至于怎么考虑全耦合仿真需要做一系列的试验研究,风机仿真采用3—6小时的时间,会产生非常不真实的大风,会出现载荷过大的现象,如果基础采用10分钟仿真试验,会严重忽略阶段的飘浮效率,我们只有通过一系列的数字实验进行解决。
首先对四个工矿系列进行计算,采用10分钟风浪环境条件,1分钟+随机波风浪环境条件,一小时随机波,3小时随机波,通过四个系列仿真实验发现10分钟随机波和条件得到技术运动响应是低估,不够保守,10分钟加随机波是和3小时随机波是相同的水平,10分钟和随机波相对3小时仿真时间有大幅度减少。刚才提到基础二级效应也是很难有所保证,我们这里通过将5万多工程绝大部分进行10分钟加随机波,仅有典型工矿开展1小时的仿真,既保证了仿真精度又大量节省仿真时间。
另外对水深也是非常敏感,开展了水深研究,50米以内基础运动响应和50—100米不是减小,相对来说是比较大的运动幅度,并且对系泊系统的张力也是非常大的考验,所以在基础设计尤其是针对50米以内水深环境条件基础条件一定开展一系列的敏感性研究。
最后,通过实践给大家提一些飘浮式风电设计过程中一些建议,因为设计过程需要多轮迭代,需要跟设计院之间做密切配合,我们要建立灵活合理的合作机制,同时要规范数据的传递,比如通过一些标准化的模板进行数据传递,这样能够大幅降低数据传递过程中的错误。因为飘浮式风电数据传输量级和固定式而言数量和内容上有很大的差异,所以这一块要非常重视。
设计过程中加强内部各个系统之间的协同,设计过程中一些方法和结果建议要经过第三方的验证,这样会加大飘浮式风电研发进度和可靠性。研发过程中要引入一些新方法和新技术,这是我给大家提的一些建议。
我的汇报到此结束,谢谢大家!
(根据演讲速记整理,未经演讲人审核)
特别声明:北极星转载其他网站内容,出于传递更多信息而非盈利之目的,同时并不代表赞成其观点或证实其描述,内容仅供参考。版权归原作者所有,若有侵权,请联系我们删除。
凡来源注明北极星*网的内容为北极星原创,转载需获授权。
3月22日,国家能源集团党组书记、董事长刘国跃在京会见上海电气集团党委书记、董事长吴磊。双方围绕进一步深化合作事宜进行了座谈交流,集团公司党组成员、副总经理徐新福,上海电气集团党委委员、副总裁金孝龙参加会见。刘国跃对吴磊一行的到访表示欢迎,对上海电气集团取得的发展成绩表示祝贺。他表
3月21日,上海电气电站集团与潮州深能甘露热电有限公司、潮州深能凤泉热电有限公司共同签订两个项目燃机长协服务合同。上海电气电站集团党委书记、副总裁张光耀,潮州深能甘露热电有限公司总经理吕水淼等出席签约仪式。签约仪式上,张光耀表示,两个燃机长协服务合同的签署,是上海电气与深能集团继深
3月21日,国家电网有限公司董事长、党组书记辛保安在公司总部与上海电气集团股份有限公司党委书记、董事长吴磊举行会谈。双方表示,要以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻习近平总书记重要讲话和重要指示批示精神,落实全国两会部署,保障电力可靠供应,推进绿色低碳发展,强化核心技
日前,电站集团中标国能榆神综合能源供应岛2×660MW燃煤机组锅炉设备订单,进一步巩固了电站集团在绿色清洁高效燃煤技术领域的领先地位和显著优势,为后续市场开发奠定了坚实的基础。电站集团为其提供2台660MW超超临界一次再热π型锅炉及脱硝装置,通过设计优化进一步满足项目长期稳定抽汽的供热需求,
3月15日,上海电气山东半岛北N2场址海上风电项目柔性直流输电系统工程勘察设计中标公告发布。公告显示,中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司成功中标该项目,中标价格为9492.520000万元。上海电气山东半岛北N2场址海上风电项目位于山东省烟台市,场址中心离岸距离约67km,场址面积约116km2,风电场
3月13日,电站集团召开干部宣布会。上海电气集团党委书记、董事长吴磊出席并讲话,电站集团领导班子成员出席。电站集团本部各部门负责人、各企业负责人参加。会上,上海电气集团人力资源部部长丁宇清主持会议并宣布上海电气集团党委决定:丘加友同志任上海电气电站集团总裁、党委副书记,不再担任上海
3月5日下午,中国电气装备集团有限公司(以下简称“中国电气装备”)党委书记、董事长白忠泉到访上海电气,与上海电气集团党委书记、董事长吴磊举行会谈。中国电气装备党委副书记、总经理周群,上海电气党委副书记、总裁刘平出席。白忠泉和吴磊简要介绍了各自企业近阶段产业发展重点工作后,一致表示,
近日,电站集团中标中煤玉环三期1×1060WM扩建项目和华电喀什2×660MW热电联产项目汽轮发电机组主设备及辅机设备订单。两个项目业主均为上海电气“回头客”,此次再度携手充分体现了用户对上海电气能源装备的信任。浙江玉环电厂是我国首座装备国产百万千瓦级超超临界燃煤机组的电厂。其中二期项目两台1
近日,电站集团成功签订罗马尼亚斯库尔图56兆瓦EPC光伏项目合同,取得新年海外市场首个总承包订单。项目位于罗马尼亚特列奥尔曼县59公里处的斯库尔图村,装机总容量约56MWp,业主方是伊柯新能源有限公司。项目建成后,将为约48000户家庭提供绿色电力,每年可减少4150吨二氧化碳排放。此次签约标志着此
2月26日,主题为“聚焦国家战略,稳中求进,重点突破,实现集团高质量发展”的上海电气干部大会召开。上海电气集团党委书记、董事长吴磊作讲话,党委副书记、总裁刘平作行政工作报告,监事会主席蔡小庆出席。面对当前机遇和挑战并存的内外部形势,吴磊指出,要明确一个总原则:坚持党对集团的全面领导
北极星储能网获悉,有投资者在互动平台向上海电气提问:请问公司有开发固态电池吗?如有,能否介绍下公司固态电池应用场景和业务量?谢谢!2月26日,上海电气在回复投资者提问时表示,上海电气没有题述业务。上海电气的全钒液流电池在关键材料、电堆、产品及系统上都取得了重大进展,产业链逐步完善,
汕头国际风电创新港协同创新基础设施项目超大型风电机组电气及动力学综合研究中心试验台及其相关土建公用工程初步设计技术服务中标候选人公示公示编号:SZBHX202403260048号汕头国际风电创新港协同创新基础设施项目超大型风电机组电气及动力学综合研究中心试验台及其相关土建公用工程初步设计技术服务(
北极星风力发电网获悉,3月26日,香港理工大学与先进能源科学与技术广东省实验室阳江分中心(阳江海上风电实验室)签订合作协议,共同成立联合研究中心,加强粤港两地在离岸海上风力发电工程领域的科研合作。该研究中心将由香港理大土地及空间研究院及阳江海上风电实验室共同运营及管理。
2023年的中国风电技术创新,基本延续了前一年发展态势与路径,仍以通过机组大型化进一步降低海上风电与陆上风电开发成本为主,研发面向未来新市场需求的产品技术为辅。其中,大型化的主要着力点包括“高、大、长”三个方面,也就是塔架高度进一步提升,单机容量稳步增大,叶片长度持续增加。在高塔架技
近日,由邓屹博士团队设计的新型景观型机组“小风机树”正式通过实证,标志着组合型风机成功开展了突破性尝试。小风机树在设计创意上和技术上均实现了创新性突破。其设计灵感来源于自然界中的树木形态。通过模拟树枝的分叉结构,研发团队成功将多个小型风力发电单元整合在一个树状结构上,实现了空间的
科技创新引领风电高质量发展王同光中国可再生能源学会副理事长兼风能专业委员会主任,南京航空航天大学教授2023年,中国风电行业续写高质量发展新篇章,在科技创新、供应链建设、风电开发、能力建设等方面不断取得新的突破,推动行业发展不断迈上新的台阶。2023年,我国在大容量风电机组研制方面继续强
近日,由上海能源科技发展有限公司(国家电投集团风电产业创新中心)牵头申报的“超大型深远海漂浮式风电机组基础关键技术及应用”项目正式获批立项,实现了国家电投风电领域在国家重大科技项目方面的首次突破。该项目由上海能源科技发展有限公司(国家电投集团风电产业创新中心)牵头,联合国家电投集
1月21日,三一重能131米陆上风电叶片在巴彦淖尔零碳数智产业园成功下线,刷新全球最长陆上风电叶片纪录。先进技术创新应用叶片长度增加,对刚度、强度等要求也就更高,否则会造成失速和经典颤振等气弹问题,导致叶片振动增大,严重时会发生断裂。为了避免“大长柔”叶片气弹问题,本次下线的三一重能SY
近日,东方风电叶片数字化生产车间通过验收,标志着行业内首套叶片生产信息化(MOM)系统诞生,东方风电叶片产业数字化转型实现新突破。据悉,东方风电叶片产业于2023年成立多个“数字化车间攻关组”,快速推进信息化系统建设、自动化和智能化装备试用,助力实现车间数据集成与统计分析。目前数字化车
北极星风力发电网讯:从外媒获悉,全球首个漂浮式海上风电场将因“大修”而关闭。挪威国家石油公司(Equinor)将在今年夏天将该风电场的五台西门子歌美飒风机拖到岸上进行“大规模维护”,之后再重新安装就位,整个过程将耗费4个月,并将中断自2017年以来在彼得黑德24公里处运营项目的电力输出。据了解,
北极星风力发电网获悉:近日,金风科技昌吉州木垒县80万千瓦实验风电场项目、哈密巴里坤80万千瓦实验风电场项目对外施工总承包招标。公告显示,昌吉州木垒县80万千瓦实验风电场项目将安装使用100台风电机组,单机容量5.6MW~20MW。哈密巴里坤80万千瓦实验风电场项目采用75台风力发电机组,单机容量9.1MW
1月7日,由中国能建中电工程和中路股份合作建设,中电工程安徽院总承包的绩溪高空风能发电新技术示范项目成功发电,成为我国首个可并网的兆瓦级高空风能发电示范项目。该项目采用伞梯组合型陆基高空风能发电技术路线,能够利用300-3000米高空风能进行发电,是我国高空风能发电技术的首次工程化实践,对
2020年注定是中国风电不平凡的一年。陆上风电面对即将到来的全面平价,开始了有史以来最汹涌的“抢装潮”。就在“抢装潮”进入尾声、各大企业开始思考明年市场的时候,中国2030年碳排放达到峰值、2060年实现碳中和的目标提出,让整个风电行业为之振奋。在10月的风能大会上,风电企业纷纷对未来发展表达
“全球风机普遍存在的问题是主轴承、变桨轴承等废旧润滑脂不便清理,新润滑脂不能有效注入,导致轴承润滑严重不良。轴承故障80%是由于润滑不良引起的,通过良好润滑,轴承寿命可以提高30%以上。”——奥特科技AUTOL董事长兼技术总工赵大平奥特科技AUTOL董事长兼技术总工赵大平再过两个月,我国将迎来里
2020年10月14日-16日,2020北京国际风能大会暨展览会(CWP2020)在北京盛大召开,大会共举行了20多场会议。我们将嘉宾已授权演讲PPT做了整理,在此分享给大家,欢迎转发给更多风电同仁参考。以下为CWP2020已授权PPT目录汇总:(黄色标记为视频演讲)中英海上风电合作吴侨文,英国国际贸易部贸易使节新
在北京国际风能大会展台现场,联合动力通过4.XMW新产品关键技术交互模型和风电场全生命周期解决方案沙盘模型,向业界公开发布了联合动力针对平价上网时代、面对以三北中高风速区为代表的主要风电市场而设计研发的全新陆上机型系列产品,以及包含三北大基地、高海拔、高风切变、丘陵山地和海上区域在内
日前,风电行业的年度盛会-北京国际风能大会暨展览会圆满落幕,作为此次展会重要邀请嘉宾,原国家发改委能源局局长、国务院参事、国家能源局专家咨询委员会主任徐锭明以“未来新能源和风电行业发展趋势,未来中国风电企业发展之道”为议题,为实现2060年碳中和目标再发声。徐老的发言主要围绕以下几方
寻求年平均风速、单机额定功率、机组单位千瓦价格和上网基准电价之间的均衡,是风电行业实现平价的关键因素。中车株洲所基于大基地的风资源特点,在CWP2020上发布了WT4000+风力发电机组平台,实现单机额定功率柔性定制,风轮直径多层次搭配,精准匹配各种条件下的风资源条件,平衡单位千瓦时价格和等效
2020年4月到5月,武汉鹦鹉洲长江大桥和虎门大桥相继发生风致桥面上下波浪晃动,引起了众多桥梁专家的广泛关注。随着风电行业的技术发展,陆上大型兆瓦级风电机组的风轮直径已超过160m,柔性塔筒高度也达到120~140m。叶长愈长,塔高愈高,风绕过塔筒引起的涡激振动,也愈发频繁地出现在风电人的视野中
近日,第十二届北京国际风能大会暨展览会(CWP)在北京举行。面对2020年的疫情冲击和多变的经济环境,本次展会就“风电——引领绿色复苏,构筑更好未来”这一主题和众多业内企业展开了深入探讨。埃克森美孚在此次展会上展示了其全面的润滑解决方案,并带来全新推出的美孚优释达数字平台和美孚优释达智
我国风电产业经过早期快速发展,装机容量稳居世界首位,而数量庞大的在运机组逐步催生出一个庞大的后市场。每台风机自建成起要不停地运转20-25年,早期老旧风机或出质保,甚至已接近寿命尾声。截至2019年末,全国风电装机容量超过2.1亿千瓦,从风电结构看,其中陆上风电累计装机占主要比重,达到2.04亿
2020年10月14-16日,2020北京风能大会暨展览会在北京中国国际展览中心盛大召开。华锐风电作为重要参展商,今年主要展示了其子公司锐电科技公司的新产品-风电场/风电机组二次开发SL1590Plus机组。本文将向您重点介绍,风电场/风电机组二次开发电气重点技术及解决方案。作者简介:刘志,锐电科技公司电气
10月14日-16日,2020北京国际风能大会暨展览会在中国国际展览中心(新馆)举行,瓦轴集团携风电全系偏航轴承、变桨轴承、主轴轴承、增速机轴承、驱动器轴承和电机轴承精彩亮相。“这次展出的都是瓦轴集团近年来为国际知名风机制造企业和国内行业领军企业研制的全系配套轴承。今年以来,我们承接的风电
请使用微信扫一扫
关注公众号完成登录
姓名: | |
性别: | |
出生日期: | |
邮箱: | |
所在地区: | |
行业类别: | |
工作经验: | |
学历: | |
公司名称: | |
任职岗位: |
我们将会第一时间为您推送相关内容!