减震技术于离岸风力发电支撑结构之应用研究 - 胡宣德.pdfVIP

結構工程  第三十一卷  第一期 第 99-130 頁（民國一○五年三月）  結構工程 第三十一卷 第一期 99 Structural Engineering, Vol. 31, No.1, p99-130 , March 2016 減震技術於離岸風力發電支撐結構之應用研究 1 2 3 3 盧煉元 、胡宣德 、林子堯 、林柏樺 關鍵詞 ：離岸風機、支撐結構、減震技術、質量阻尼器、消能元件、 風力發電 摘要 台灣海峽擁有全球最佳的風場之一，因此我國近年來積極發展離岸風 力發電技術。而歐美地區的風力發電技術雖已十分成熟，但因台灣地處地 震發生頻繁區域，對風機及其支撐結構的耐震性能要求遠較歐美為高。而 我國雖有嚴格的結構耐震設計規範，但主要以確保人命安全為出發點，恐 無法滿足風機結構於強震後仍能保有發電功能之耐震需求。為能同時確保 震後風機之功能及安全，本文乃試圖探討使用質量阻尼器(mass damper ， 簡稱 MD)作為風機制震系統之可行性。本文所謂 MD 技術乃是於風機機艙 及支承塔柱結構間安置一容許產生相對位移與消能能力之柔性減震介層， 並以機艙質量作為反力質塊，如此即可藉由機艙及塔柱結構間之互制運 動，使總體系統產生顯著的反共振(anti-resonant)現象，以有效降低整體系 統之地震反應。MD 技術與常用之 TMD (tuned mass damper)技術不同之處 在於前者無需外加反力質塊，且質塊之自振頻率並不一定與原始結構之振 頻調諧。本文採用 16 筆震波模擬 5MW 單樁式離岸風機標竿結構之地震反 應。模擬結果顯示，經由參數研究可適當選取 MD 之系統參數(即頻率比與 阻尼比) ，即可同時大幅降低風機機艙之地震加速度與支撐結構之基底總剪 力與彎矩。亦即，使用 MD 系統不僅可提升風機支撐結構之安全，更可於 強震後確保機艙內設備之發電功能，為十分有效之風機抗震方法。 １本文連絡人，國立成功大學土木工程系教授，電子信箱：lylu@mail.ncku.edu.tw 2 國立成功大學土木工程系教授，電子信箱：hthu@mail.ncku.edu.tw 3 國立成功大學土木工程研究所碩士 100 結構工程 第三十一卷 第一期 Seismic Vibration Control of Off-Shore Wind Turbines Lyan-Ywan Lu, Hsuan-Teh Hu, Tzu-Yao Lin, Bo-Hua Lin Department of Civil Engineering National Cheng Kung University Tainan 701, Taiwan Keywords: Off-shore wind turbines, seismic mitigation, mass damper, anti-resonance, energy dissipation, wind energy.