面向良好系统响应特性的半潜式风力机浮体形状设计
计算工程、金融与科学
2020-05-28 v1
摘要
浮式海上风力机是一项新技术，随着首个风电场投入运行，其发展已达到先进水平。本文研究如何优化浮式风力系统以在恶劣风浪条件下平稳运行。进行了集成优化，其中改变半潜式浮体形状以及风力机控制器，目标是找到一种经济高效的设计，其不对风和波浪激励产生响应，从而减小结构疲劳和极端载荷。发现最优设计具有异常低的塔基疲劳载荷响应和小的转子前后振幅。进一步研究表明，良好动态特性的原因在于对一阶波浪载荷特别有利的响应：浮式风力机绕靠近转子轮毂的一点作俯仰方向转动，且转子前后运动几乎不受波浪激励影响。结果，发电和叶片载荷不受波浪影响。迄今为止，类似效应已知存在于张力腿平台，但半潜式风力机中未见。该方法基于低阶仿真模型，耦合参数化面元代码模型、详细黏性阻力模型和单独调谐的叶片变桨控制器。结果由高保真模型 FAST 确认。已开发了一种通过单一设计准则表达最优特性的新指标。
引用
@article{arxiv.2005.13440,
title = {Semi-Submersible Wind Turbine Hull Shape Design for a Favorable System Response Behavior},
author = {Frank Lemmer and Wei Yu and Kolja Müller and Po Wen Cheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2005.13440},
year = {2020}
}