海上浮式风电装备关键技术工程探索与实践①

摘要:海上浮式风电装备已经逐步成为深远海新能源开发的热点。但浮式风电商业化开发仍面临一系列技术难点和挑战。本文系统梳理了海上浮式风电装备设计分析关键技术,从总体性能分析、结构整体强度、系泊系统设计、疲劳强度分析、稳性校核、动态电缆设计6个方面,提出了解决思路和分析方法;结合国内浮式风电平台的实际工程案例,给出有益结论和建议。对我国浮式风电装备开发进行了很好的工程探索和实践,以期为我国漂浮式风电技术的发展壮大提供有益参考。

输氢海底管道强度设计准则研究

摘要:本文研究了输氢海底管道的强度设计、断裂韧度和氢致疲劳裂纹扩展速率模型准则,并对模型进行了敏感性研究。为输送氢气海底管道工程设计提供指导。

海上油田无人平台技术现状与发展趋势

摘要:随着海上油田开发规模的不断增加,生产操作成本也迅速增加.无人平台技术由于结构简单、动设备少、生产作业费低,因此在近年来得到了广泛关注.然而,无人平台模式在生产运行过程中也暴露了修井作业成本高、登临平台难度大、设备监测难等问题.笔者通过调研当前无人平台开发过程中的先进技术和优秀做法,对无人平台开发经验进行了系统总结和概括.本文旨在为无人平台技术的进一步推广应用提供参考.

系泊连接装置发展现状及其在漂浮式风电中的应用

摘要:连接装置是海洋浮体系泊系统的重要组成部分,用于不同系泊组件之间以及系泊系统与浮体的连接。近几年,漂浮式风电发展迅猛,全球报道了多个示范项目,成规模的风场建设已见规划。要实现商业化,就必须进一步控制项目成本,而系泊系统作为漂浮式风电的重要组成部分,驱需通过技术创新实现降本增效。在海工行业,各种系泊连接装置已经过多年应用和验证,在系泊连接、安装、维护、更换等方面相对成熟。针对漂浮式风电应用场景,开展系泊系统优化设计,优化配置各种系泊连接装置,并在此基础上开发新的连接组件,进而提升漂浮式风电的系泊设计、制造和安装能力,从而实现风电成本有效控制。

双碳背景下海上新型储能技术的适应性分析

摘要:本文聚焦新型储能在3种场景下的适应性分析,包括大规模可再生能源竞配时的强制配储,海上油气与新能源融合发展时为提升海上波动性新能源电力穿透率提供稳定电力的主动配储,以及深远海离网制绿氢、绿氨及绿甲醇时的主动配储。分析了各物理储能、电化学储能在海上应用的优缺点,并梳理了国内外相关工程案例,发现目前国内尚无储能设施在海上布置的工程案例,认为海上配储目前能够兼顾技术成熟、安全、可靠、紧凑、轻量、经济的储能方式仍然是磷酸铁锂。未来,考虑到钛酸锂电池安全方面的优越性,在成本下降、具备经济竞争力后,可选用钛酸锂电池。但钛酸锂电池能量密度较低,设备体积和质量较磷酸铁锂偏大,需进一步考虑海上平台的布置问题。此外,由于目前尚无一种单一储能系统能同时具备高功率、高能量密度、可靠安全以及较长生命周期等特点,无法完全满足海上应用的所有需求,考虑采用“飞轮十电化学”和“超级电容十电化学”的混合储能系统,最大限度弥补单一储能方式的不足,从而获得性能更佳的储能系统。为确保海上新型储能工程应用的安全性和可靠性,建议进一步开展海上浮式设施储能抗晃荡条件下储能的本质安全、安全监测和预警等技术的攻关和工程化应用。

国内外海底接驳技术现状与关键

摘要:海底接驳是将多个设备在水下连接,实现对电能和信息交互的集中管理,是研制深海勘探装备、构建海底观测网的核心技术之一。美国、日本、加拿大等海底接驳技术起步较早,逐步发展了负高压单级直流输电、大功率电能转换、水下湿插拔、大型光纤通信组网等技术,采用模块化设计、多级接驳盒互连的结构方式,已在多个海域建成了大型的海底观测网。近十年,随着国内开始布局近海海洋观测系统,接驳盒设计制造、负高压输电、远程通信与控制等技术发展迅速。以科学节点形式的水下接驳系统,已在多个海域成功应用。但目前,还没有形成大型的观测网,部分深水关键部件,例如水下湿插拔连接器、光电复合缆等,还主要依赖进口。在引进吸收国外先进技术的同时,研发高性能的控制器、大功率的转换模块、水下连接器以及光电复电缆将是未来接驳系统一个非常重要的方向。

柔性海洋CTD传感器发展概述

摘要:海洋水文信息对发展和海洋资源探测具有重大作用,温盐深是海洋水文的基本要素。在海洋资源开发与利用中,海洋温盐深数据信息监测具有重要意义。CTD传感器是海水温盐面观测的主要仪器,利用CTD传感器可实现对不同深度海水的温度和电导率等参数的测量。近年来,凭借其出色的可拉伸、易贴附等优点,柔性电子传感器既在一定程度上实现了传统刚性传感器的传感性能,又弥补了传统传感器体积、重量大等缺陷,展示出巨大的应用潜力。本文综述了近年来柔性海洋CTD传感器的研究进展,主要包括柔性传感器的工作机理与分类、常用材料、制作工艺,并对现有的柔性海洋CTD传感器的结构、性能和应用平台进行了分析。最后,展望了柔性海洋 CTD传感器的发展。

海洋非黏结柔性软管金属层失效机制研究进展

摘要:整合API RP 17B规范提出的海洋非黏结柔性软管9种常见失效模式,对国内外柔性软管金属 层6种常见失效模式的研究进展进行较为详细的综述,并针对目前柔性软管金属层失效机制研究中存在的问 题和短板,指出未来海洋柔性软管失效模式研究的下一步建议,为海洋柔性软管结构设计和完整性管理奠定 基础。

深海大兆瓦级浮式海上风电结构强度分析

摘要:对深海大兆瓦级浮式海上风电结构设计分析中的关键问题进行研究。浮式风电支撑结构采用美 国国家可再生能源实验室(NREL)的OC3 Spar平台为基准模型。分别选用5.0 MW、6.7 MW和>0 MW风机,采用比例因子设计法提出对应浮式支撑结构设计方案。考虑风载荷与波浪载荷联合作用,进行操作工况和极限工况下浮式支撑结构水动力分析及强度分析,分别得到支撑结构响应幅值算子(Response Amplitude Operator, RAO)和结构关键节点应力响应随风机功率变化规律。提出大兆瓦浮式风电结构应力消减方案,经过验证,改进后结构应力显著降低。

动态电缆对海上浮式风机发电效率的影响

摘要:为解决传统线型电缆不利于漂浮式风电场电缆运行维护的问题,提出动态电缆概念,分析不同结构形式对电缆产生的影响。开展半潜式浮式基础在风浪流联合载荷作用下的全耦合时域仿真模拟。分析悬链线形传统电缆与缓波形动态电缆对浮式风机水动力性能的影响,发现缓波形动态电缆对漂浮式风机水动力性能的影响较小,有利于浮式风机发电。对比采用不同电缆的浮式风机发电效率,结果显示,采用2种线型电缆的风机发电效率降低幅度均随着风浪夹角的增大而降低,且采用缓波形电缆发电效率的降低幅度小于采用悬链线形电缆。