海上风电场建设与海洋工程装备研发中若干水动力学关键技术问题缪.doc

海上风电场建设与海洋工程装备研发中 若干水动力学关键技术问题 缪国平1，朱仁传1，程建生2，王景全2 （） 摘要：结合近年来在海洋资源开发相关的水动力学方面开展的研究工作和对国内外研究进展的认识，海上风电设备研制和风电场的建设，就海洋工程装备研发中水动力学关键技术及其可能的发展方向作简要的评述，以期引起有关方面对海洋工程装备研发中的关键技术研究的重视。 关键词：海上风电海洋工程水动力学 中图分类号： 文献标识码： 文章编号：1005 01-0019-04 Abstract: A brief state-of-the-art review is given on some key technological problems and their developing trends in hydrodynamics for the construction of offshore wind power plants and the developments of ocean engineering equipment, based on the survey on the recent research progress over the world and our own research activities in the specified field. The present review is aimed to arouse attentions to the research of the key technology in the research and development of the offshore engineering equipment. Key words: offshore wind power; ocean engineering; hydrodynamics 1 落实科学发展观，提升海上风电场和海洋工程装备设计研发能力，推进我国海洋资源综合开发的全面发展 当前，全球所消耗的油气中约有30%以上来自海底油田，未来人们对海洋油气资源的依赖程度越来越高。我国的能源形势总体来说十分严峻, 陆地和近海的石油资源有限，石油战略储备不足。尽管我国南海（主要在深海）有丰富的油气和碳氢水化物资源。石油地质储量约230~300亿，但开发的难度相当大。目前我国油气资源开发仍主要集中在500水深以下的近海海域尚缺乏有效的深海油气开发能力。因此，优化能源结构，提高能源效率，开发可再生能源，已成为我国贯彻落实科学发展观、实施能源可持续发展战略的重要内容。 风能作为一种清洁的可再生能源，具有相当广阔的应用前景。经过几十年的研发，陆地风能开发已经具备工业价值。近年来，海上风能开发也取得了令人瞩目的进展。海上风电有其独特的优势。海上风速、风向相国家自然科学基金863科技项目(2006AA332Z) 对稳风力资源，实现规模化效益，降低风力发电的成本。据估计，在年均风速9.5区域的装机容量为10万的海上风电场每年能生产3.6亿的电力。随着科技进步，可以预期海上风电产能将进一步增加。海上风电有其特殊的技术难点。海上风能开发面临的环境条件十分复杂，我们必须要考虑风、浪、流等主要气象、水文要素对风电机设施的作用和载荷，对浮基风电机组还必须考虑其运动特性和定位要求。海床地质构造对固基风电机组和海底电缆网络铺设是十分重要的，包括基床冲刷、淘空等长期效应。冰区海域还应充分考虑海冰的因素。海上施工周期长、工艺复杂，对作业船舶的载荷和运动特性控制要求高。系统长期稳定运行中维护保养带来一系列的技术问题。 目前海上风电场大都位于水深20左右的近海海域，采用固基的着底式风电机塔。今后将逐步向水深100甚至几百米的海域发展，浮基海上风电场将是一种经济性和实用性兼顾的重要发展方向。海上风电设备研制和风电场的建设是海洋工程装备设计研发的一个重要领域，或是海洋工程装备的重要拓展领域。从保证海上风电塔（固基或浮基）、锚碇系统有效运行的观点而言，除了其本身的特殊要求外，与传统的海洋工程装备（如各类海洋石油平台）有相当多的共性关键技术问题。本文结合我们近年来在海洋资源开发相关的水动力学方面开展的研究工作和对国内外研究进展的认识，结合海上风电设备研制和风电场的建设，就海洋工程装备研发中水动力学关键技术及其可能的发展方向作一简要的评述，以期引起有关方面对海洋工程装备研发中的关键技术研究的重视。2 非线性水动力学关键技术问题研究是海洋资源综合开发中重要的共性研究领域 海上风电设施、海洋平台必须具备进入和驻定于特定海域、在恶劣的海洋环境下长期有效地稳定作业和运行的能力。水动力学问题的研究是近海、深海和超深海资源开