海上风电浮式支撑结构的水动力性能分析.docVIP

海上风电浮式支撑结构的水动力性能分析 项目编号：1120010901 指导老师：杨永春 学院：工程学院 项目成员：周季一、丁伟宸、李志强、魏翔宇 目录 1. 研究背景与意义………………………………………………………………….1 2. 结构简介………………………………………………………………………….2 3. 数值模拟………………………………………………………………………… 2 3.1．数值模拟步骤……………………………………………………………..2 3.2. ANSYS软件应用..……………………………………………………….2 3.2.1. 有限元法基本思路……………………………………………….…2 3.2.2. 结构有限元模型使用的单元特性…………….……………………2 3.2.3. ANSYS模型建立……….……………………………...……………4 3.3. AQWA软件应用 ..………………………………………………………...5 3.3.1. AQWA概述 ………………………………………………………...5 3.3.2. AQWA基本理论…………………………………………………….6 3.3.3. AQWA模块介绍…………………………………………………….6 3.3.4. AQWA计算步骤…………………………………………………….7 3.3.5 浮式结构受力计算与运动响应……………………………………..8 3.3.5.1. 浮式风电结构的工作环境条件……………………………...8 3.3.5.2. 波浪荷载计算………………………………………………...8 3.3.5.3. 在卡片中施加风载荷与浪流载荷…………………………..11 3.3.5.4. 海上浮式风电结构的时程响应……………………………..12 4、总结与展望………………………………………………….…………………..13 4.1. 总结 …………………………….……………………………………….13 4.2. 不足和展望……………………………….……………………………….13 1、研究背景与意义 “十二五”规划指出我们要大力发展海洋经济，制定和实施海洋发展战略，提高海洋开发、控制、综合管理能力，合理开发利用海洋资源。大力发展海洋事业与新型能源成为我国战略发展的两个重点发展方向，海上的风力发电将成为海洋工程研究的热点。 风能是一种绿色清洁的持续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有碳排放等环境成本；此外，可利用的风能在全球范围内分布都很广泛。正是因为有这些独特的优势，风力发电逐渐成为许多国家可持续发展战略的重要组成部分，发展迅速。根据全球风能理事会的统计，全球的风力发电产业正以惊人的速度增长，在过去10 年平均年增长率达到近30%。 我国具有丰富的风力资源，风电产业的发展有良好的资源基础。据估计，风能资源技术可开发量约为10亿千瓦，主要分布在东南沿海及附近岛屿，内蒙古、新疆和甘肃河西走廊，以及华北和青藏高原的部分地区。尤其是海上的风能发展具有很大潜力和机遇，我国拥有1.8万公里的漫长海岸线，有大规模发展的资源条件和开发前景。2009年我国成功建成“东海大桥”风电场，全部投入运行后，发电量可达2.6亿度，可供上海20多万户居民使用一年。我国海上风电的发展拉开了帷幕。 海上风能资源的能量效益比陆地风电场高出20%~40%，风电场正由陆地跨入广阔海洋，并逐步向水深更深的海域迈进。在深海，风更持续，风力资源更为丰富，空间更为广阔，因此海上风电向深水发展是目前国际海洋工程的趋势。在电力需求量最大的沿海地区附近发展海上风电场，可以避免建设一系列远距离输电线路从我国西北陆上风电设施输送电力的麻烦，节省成本，提高经济发展的效率。在水深较深的海域建设海上风电场，减少近岸港口的交通运输的影响，能够就地利用风能，为离海岸较远的海洋结构物（如深海海域的钻井和开采平台等）提供能源，补充陆地能源。最近日本福岛第一核电站发生的核泄漏事故引起广泛关注，日本核危机拷问核电安全；在此背景下，海上风电作为安全环保的新能源产业，发展前景更被看好。 海洋发电的主要风能资源分布在离海岸线5~50km的海域，而该海域水深一般在20m以上。为了提高海洋发电量和海上风电场的经济效益，需要采用浮式基础安装风力发电机。因此，研究海上风电浮式基础结构的动力特性具有重要意义。在水深小于50m的浅海或潮间带建设海上风电场，一般采用传统的重力式或导管架支撑结构。在离岸较远水深50m到200m 的海域，前景更为广阔，但固定式风电场的建造和施工成本会随着水深的增大而增大，因此要采用浮式支撑结构。近年来美国、欧洲和日本采取各种激励政策引导和支持海上风