深远海浮式风电技术发展研究

李达1, 2,孙涛2, 3,易丛1, 2,高巍1, 2,李书兆1, 2,吕柏呈1, 2,李辉1, 2,张玉明1, 2,白卓澜泰3,王俊荣2, 3,李华军3 (1.中海油研究总院有限责任公司;2.国家能源深水油气工程技术研发中心; 3.中国海洋大学工程学院)
摘要:发展深远海浮式风电技术是推动海上风电开发降本增效、促进能源结构改革、实现“双碳”愿景的有效途径,因而突破深远海浮式风电发展的技术瓶颈、加快构建经济高效的海上风电体系成为我国能源电力领域的重大任务。本文在梳理国内外深远海浮式风电发展现状、分析我国深远海风电发展挑战的基础上,着重剖析了深远海浮式风电技术攻关要素,涵盖风力机气动荷载演变机理、半潜型基础的运动抑制、张力腿型基础共振、跨物理场测试等科学问题,风力机气动建模、一体化耦合分析、结构疲劳分析、运动抑制、系泊疲劳分析、动态电缆设计、锚固基础承载力分析、先进材料开发与测试、基础结构大规模定制、集成与海上安装回接、智慧运维等关键技术,一体化耦合设计分析、实时孪生系统等基础软件能力。进一步阐述了浮式基础型式、浮式风力机总体设计、关键产品自主研发、核心工业软件、高效建造与安装、智能运维等深远海浮式风力机技术发展方向,提出了构建深远海风电技术创新链、组建深远海风电智能建造与安装产业链、拓展深远海风电产业智能运维体系等发展建议,以为我国深远海浮式风电技术发展研究及工程应用提供前瞻构思。
关键词:海上风电;深远海;浮式风力机;一体化耦合分析;技术创新链;安装产业链;智能运维

目录介绍

一、前言

二、深远海浮式风电技术发展现状与挑战分析

(一)国外深远海浮式风电发展现状

(二)我国海上风电发展现状

(三)我国深远海风电发展面临的困难和技术挑战

三、深远海浮式风电技术攻关剖析

(一)科学问题辨析

1. 浮体运动条件下大型风力机气动荷载演变机理

2. 高波陡条件下半潜型基础的运动抑制机理

3. 张力腿式基础与叶片转动激励共振机理

4. 风场与波流场高精度保真测试技术

(二)关键技术问题梳理

1. 大型浮式风力机高效保真气动建模技术

2. 大型浮式风力机一体化耦合分析及迭代优化技术

3. 浮式风力机基础结构疲劳时域分析技术

4. 大型浮式风力机系统的运动抑制技术

5. 深水系泊疲劳分析技术

6. 高可靠性动态电缆分析技术

7. 浮式风力机锚固基础承载力分析技术

8. 浮式风力机先进材料开发与测试技术

9. 浮式基础结构大规模定制技术

10. 高效集成与海上安装回接技术

11. 深远海风电海上智慧运维技术

(三)基础软件能力瓶颈

1. 浮式风力机一体化耦合设计分析软件

2. 实时数字孪生系统

四、深远海浮式风电技术发展方向探析

(一)不同型式浮式风力机的发展方向

(二)浮式风力机共性技术发展方向

1. 提高浮式风电总体设计能力

2. 研制国产关键产品

3. 研发核心工业软件

4. 开展高效建造和海上安装

5. 建立智能化运维技术体系

五、深远海浮式风电技术发展建议

(一)构建深远海风电技术创新链

(二)组建深远海风电智能建造与安装产业链

(三)拓展深远海风电产业智能运维体系


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