漂浮式风力机结构动力学响应TMD控制及其参数优化研究

丁勤卫， 郝文星， 李 春， 叶柯华， 王渊博

(上海理工大学 能源与动力工程学院，上海 200093)

随着陆上风电场可开发资源的减少，海上风能因能量密度高和湍流度低等优势逐渐为世界各国重视，“由陆地向海洋”业已成为未来风电场发展的必然趋势[1-2]。目前，海上风电场主要集中在浅水区域，对于风资源更丰富、风况更优的深水区域，从经济性考虑必须采用漂浮式。海上风力机运行过程中需始终承受波浪载荷作用，这也是与陆上风力机的最大不同，因此，其载荷特性更加复杂。较之于固定式风力机，漂浮式风力机因底部基础不固定而导致的特有摇荡特性使得其始终处于受力不平衡、运动非定常状态，似此非线性载荷不仅影响机舱内传动系统的正常工作，亦会降低风机的发电效率，甚至可能导致塔架的屈曲、倾覆等事故[3-5]。此外，与传统海工平台相比，漂浮式风力机平台重心位置更高、水线面更小，波浪激励更加剧了平台的运动甚至倾覆。因此，研究漂浮式风力机在复杂多变的在役海洋环境中的安全稳定运行具有理论和应用价值。

目前，国内外学者针对漂浮式风力机稳定性问题展开了一些研究。文献[6]提出将螺旋侧板应用于漂浮式风力机Spar平台的结构设计中，并采用势-黏结合方法研究螺旋侧板对Spar平台动态响应影响，发现螺旋侧板可明显增大其稳定性。文献[7]针对漂浮式风力机对风浪激励响应过大问题提出了共用系泊的大型漂浮式风电场概念设计，并基于AQWA研究其运动响应特性，发现共用系泊可明显增大平台稳定性。……