典型潮差条件下半潜浮式风机系泊系统设计及动力学特性研究

宋兆波，施伟,2，张礼贤，李昕,2，王滨

(1.大连理工大学建设工程学部，辽宁大连，116024；2.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室，辽宁大连，116024；3.浙江省深远海风电技术研究重点实验室，浙江杭州，311122)

近年来，海上风电迅猛发展，截至2020年底，全球海上风电累计装机35 GW，2020年全球新增装机容量6.1 GW，其中我国2020年新增装机量占全球新增量的50%，成为仅次于英国的第二大海上风电市场[1]。目前，中国的海上风电开发主要集中在潮间带和浅海采用单桩固定式基础[2−4]，但随着海上风电研究和开发的不断发展，风机大型化和深远海漂浮式风机基础已成为海上风电发展的两大趋势，我国在建或规划的浮式风电场多位于40～60 m水深的海域，因此，开展中等水深下的大型浮式风机研究具有重要的工程意义。

根据稳定性原理，漂浮式风机主要分为Spar式平台、半潜式平台和TLP 平台，其中Spar 式平台吃水较大，在水深100 m 以内的海域不再适用[5]，而TLP 平台施工安装难度较大，成本较高。半潜式平台是我国漂浮式风电研究和开发的较好选择。漂浮式风机是上部风机、塔架、浮式基础和锚泊系统组成的强耦合系统，且受到风、浪、流等复杂环境载荷的作用。近年来，针对漂浮式海上风机，国内外学者从理论分析、数值模拟及模型试验等多个方面开展了广泛且深入的研究。XU等[6−7]基于Braceless半潜平台，针对50，100 和200 m 水深进行系泊设计，并采用Newman 近似和全QTF 方法进行全耦合数值模拟，发现随水深减小，系泊张力的非线性增强，增设压载块和浮筒能有效改善系泊性能。……