海上风电机组技术最新动向

早在上世纪80至90年代,欧洲就开始了大范围的海上风能资源评估及相关技术研究。世界海上风电发展历程主要分为三个阶段:第一个阶段是从1990年到2000年,海上风电处于小规模研究和开发阶段;第二个阶段是从2000年至2008年,海上风电进入大规模商业化开发阶段;第三个阶段是2008年至今,全球风电产业掀起了新一轮的"下海"热潮。2009年世界海上风电新增装机容量达689MW,同比增幅超过100%;世界海上风电累计装机容量达2110MW,较2008年增长48.5%,占到全球风电总装机量的1.2%。此外,据欧洲风能协会预测,到2030年,海上风电装机量约占世界风电总装机量的比例将提高至40%。由此可见,海上风电已经进入新一轮的发展高潮。     

海上风电机组转速振荡状态识别技术

文章介绍了风电机组转速振荡状态,持续在转速振荡状态下运行,可能会导致机组触发故障停机,严重的甚至导致机组零部件损伤,威胁到风电机组的运行安全性;为提高尤其是海上风电机组的安全可靠性,提出一种在风电机组PLC可实现的转速振荡状态识别技术。先通过对应方法寻找局部极值点,分别线性插值出转速包络线,求取转速包络差值平均值,该过程稳定可靠、易实现;通过二次包络求取风场机组发电机转速的实际包络差值,再根据一定时间段内包络差值超过包络差值条件的次数,从而来判定当前状态是否处于转速振荡状态,并通过在风场机组测试的方式,验证了风电机组转速振荡状态识别技术功能的有效性,并开始应用于海上风电。     

海上风电项目风电机组设备运输方案

气候因素对海上风电施工进度影响显著,随着每年的10月份至次年的3月份,南海海域盛行东北季风,同时伴随着长周期涌浪,工程区域内海况恶劣。通过海上风电项目风电设备运输船机配置选择、船机稳定性和安装船起吊作业对船舶定位能力的要求,在设备运输交付方面可采取选择大吨位船只、选择相匹配的锚泊系统自行定位的方式,以提高抗风浪等级、定位能力和船机定位后的稳定性,保障风电设备安全起吊过驳条件,可有效创造利用施工窗口期。     

大型海上风电机组吊装工艺创新及应用

海上风电作为一种新型清洁能源,随着风电机组的单台装机容量、主机重量、轮毂高度、叶片长度等机组参数的攀升,对其安装技术及船舶装备性能提出了新的要求。为充分挖掘国内现有风机组吊装船作业潜力,提高船机设备利用率,以广核平潭大练风电场项目为依托,优化了大型海上风电机组吊装的关键技术,可精准、快速(单台4 MW风机组吊装仅17 h, 25 d完成12台风机组吊装)完成作业任务,为今后在海域及水文地质环境下大容量风机组吊装的施工工艺提供了技术支撑,积累了宝贵经验。     

海上风电技术特性对比分析

从海上风能开发利用的技术包括所涉及风电场建设(机组排列、安装及运输、运行监控等)、风电机组设计、并网(海上高压系统、海底电缆、岸上接入设施等)等方面,对比分析海上风电与陆上风电的技术差异,结果表明海上风电在基础安装、运营维护等方面较陆上风电要求更高、难度更大。为进一步发展海上风电提供了参考。     

海上风电项目机组安装质量控制要素

风电机组安装是海上风电项目开展的重要环节,其安装质量对后期运营起着十分重要的保障作用。受限于当前海上风电产业链的影响,风电机组由不同的制造厂商完成生产后再运输至现场进行安装,因此,风电机组的整体安装质量取决于机组进场安装前的验收准备工作与机组安装过程这两个阶段的质量控制。本文通过分析海上风电项目的特点,总结出风电机组安装环节的质量控制要素,为提高海上风电机组安装质量提供了重要参考。     

海上风电直流换流站冷却系统技术研究

海上平台换流阀是海上直流输电工程的核心设备,冷却装置是其重要的辅助设备,对换流阀正常运行起着关键作用。本研究工作提出三循环冷却系统,即淡水循环冷却回路、隔离去离子水循环冷却回路和海水直排冷却回路,通过各种换热设备的优化组合,可提高过程的可靠性、紧凑性和适用性。研究了三循环系统耦合机制,并运用过程建模和计算,实现海上平台换流阀冷却系统优化。该工作为海上直流输电工程的运行提供理论和实践依据,促进我国海上风电工程的高速发展。     

海上风电认证方兴未艾

<正>2010年6月,根据WWEA的统计,我国以新增装机容量和总装机容量跃居世界风电第一大国。当海外为我国取得的快速发展成就而惊喜,国人为发展过程中缺少核心技术而担忧的时候,欧盟已经更多地在讨论如何更好地开发海上风电。在新能源技术革命日新月异的今天,我们必须高度重视下一个重要的风电技术领域——海上风电。     

基于随机森林的海上风电机组发电机轴承异常状态监测方法

发电机轴承是海上风电机组中重要的零部件,其状态直接影响了海上风电机组的运行状态和发电量。文章通过结合机理分析和数据驱动提出了基于随机森林的海上风电机组发电机轴承异常状态监测方法,该方法先通过机理分析选取变量、清洗数据和标定样本状态,然后通过数据驱动的方法对海上风电机组发电机轴承的状态进行预测。通过现场实际的海上风电机组SCADA数据对该模型进行验证,所述方法能够有效预测海上风电机组发电机轴承的状态,并且能有效避免对异常状态的误报和漏报。     

大型海上风电机组整机涡激仿真

随着海上风电机组朝着大型化发展,塔筒高度和叶片长度都显著增加,并且海洋风比陆地风的湍流度更小,这些因素使得大型海上风电机组在吊装或停机状态下频繁出现涡激振动现象。涡激振动增大了风电机组发生强度失效以及疲劳寿命降低的风险。为研究大型海上风电机组整机涡激振动的机理,文章采用仿真方法对某大型海上机组实际发生的涡激振动现象进行复现和分析：首先对风电机组进行流场分析,然后提取流场分析得到的时序载荷,施加到风电机组有限元模型上,进行瞬态分析,从而实现流固耦合仿真。仿真结果表明：风电机组的涡激振动是一种流固耦合现象,主要原因是,在特定风况条件下,气流在塔筒和叶片的壁面处形成周期性脱落的漩涡,对壁面产生周期性的反向载荷。当载荷频率与机组振动的固有频率接近时,使机组发生共振。文章通过仿真方法揭示了大型海上风电机组发生涡激振动的机理,对提出风电机组涡激振动防治策略具有参考意义。     

海上平台设施设备腐蚀状况研究

文章阐述了海上平台工作特点和腐蚀状况,分析了各种腐蚀及其产生的机理,指出了影响腐蚀的因素,提出了海上平台的防腐措施.     

中国船级社颁发国内首份海上风电机组认证证书

2005年10月17日，中国船级社（CCS）为中船重工（重庆）海装风电设备有限公司自主研制的H151—5．OMV海上风力发电机组颁发认证证书。据介绍，这是我国首个通过认证的海上风电机组，将结束此前我国依靠进口技术生产海上风电机组的历史。     

大型海上风电机组扭振瞬态响应计算研究

针对波动性的空气扭转载荷会严重影响风电机组传动系统中关键部件使用寿命的问题,以某5MW海上直驱型风电机组传动系统为研究对象,建立了模拟真实风的风剪切、塔影效应、湍流效应的气动载荷模型,归纳了风电机组扭振分析的计算流程,结合简化的风电机组双质量模型得到了传动系统在不同风载荷模型作用下的瞬态扭振响应特性。结果表明:风剪切—塔影效应对于风电机组的瞬态扭振响应影响较小,而湍流风效应对风电机组的扭振响应较大。     

海上风电安装技术及装备发展现状分析

我国海上风能资源丰富,发展潜力巨大。文章总结分析了海上风电安装特点及存在问题;探讨了国内外现有风电安装船(或平台)类型、主要机具、关键结构及技术;并进一步提出了海上风电安装技术及设备发展趋势,为我国海上风电安装技术和装备发展提供借鉴和建议。     

应对海上风电通信安全隐患探讨

本文分析了海上风电带来的海上通信安全隐患,以及海上通信存在的问题,从建设海上通信补点基站、完善海上5G通信建设、完善通信预警系统建设、完善辖区通信设施配套、主动介入海上风电建设等方面提出应对措施,解决海上风电场潜在的安全风险,保障海上风电场周边的船舶航行安全,更好地助力绿色发展。     

海上风电机组齿轮箱散热异常状态预测方法

齿轮箱是海上风电机组的关键部件,其散热状态直接影响着风电机组的运行状态。为减少因齿轮箱散热异常影响机组运行状态进而造成不必要的发电量损失,提出一种随机森林算法的齿轮箱散热异常状态预测模型。该模型首先基于风电机组运行机理对数据进行预处理以及的样本的标定,然后基于随机森林算法进行模型训练,最终实现风电齿轮箱散热异常状态的预测,通过2个风场现场SCADA数据的试验验证,该预测方法的精度达到97.1%,证明了所提方法能够有效及准确地对海上风电机组齿轮箱的散热状态进行预测。     

海上风电机组门洞焊缝应力计算及测试验证

风电机组的塔筒门框焊缝应力状态复杂,且在机组全寿命周期服役过程中承受超高周的动态载荷,其疲劳可靠性是塔筒设计工程师需重点关注的设计项点之一。由于塔筒面内弯矩载荷Mx、My塔筒疲劳设计的主导载荷,在进行塔筒门框焊缝疲劳设计时仅考虑面内弯矩载荷即可,门框焊缝的疲劳强度计算精度取决于焊缝处评估应力的计算精度,门框焊缝疲劳强度的评估应力通常采用国际焊接学会（IIW）推荐的热点应力法计算得到。文章首先针对某大兆瓦海上风电机组得塔筒门框焊缝区域进行有限元仿真计算,得到在塔筒面内弯矩Mx、My的单位载荷作用下选定的多处门框焊缝应力插值点的应力结果。然后基于测试得到的塔底截面弯矩时间历程,线性推导得到各焊缝应力插值点处的应力时间历程。最后将推导得到的应力时间历程与测试得到的应力时间历程进行对比,以此验证门框焊缝应力计算模型的正当性。对比结果表明,文章采用的门框焊缝应力计算模型是满足工程设计需求的。     

海上风电通航风险评估进展

为使我国在今后规划建设海上风电场时能明晰风险并合理规划选址,减小风电场的存在对海上通航环境和安全造成的影响,研究总结海上风电场(Offshore Wind Farm, OWF)对船舶交通流和船舶助导航设备的影响,对比分析各种通航风险评估模型。基于NRA(Navigation Risk Assess)模型的缺点,设计一个统一、透明的通航风险评估框架,提供预测船舶碰撞概率和后果的评估工具。该框架目前只是概念模型,其在工业界的可接受度和可操作性有待进一步验证。     

基于改进GRU的海上风电机组齿轮箱故障诊断

为提高风电机组中齿轮箱故障诊断的准确性,提出一种在门控循环单元（GRU）神经网络中引入注意力机制进行风电机组齿轮箱油温预测的方法,充分挖掘数据参量中的关联关系,以提高模型预测的准确性。针对模型预测的残差,采用一种基于粒子群算法的自适应阈值方案进一步实现对风电机组齿轮箱油温异常的诊断,引入自适应阈值能提高模型诊断的灵敏度。针对江苏某海上风电场实际运行的SCADA数据进行仿真分析和验证,结果证明采用该方法能较早地判断出风电机组齿轮箱的异常状态。     

海上风电单桩基础海缆孔失效处理方法

针对海上风电场出现溜桩导致原预留的海缆孔失效的问题,根据风场实际海况选择水下切割、水下焊接的施工工艺进行海缆孔处理,文章着重介绍方案的选择以及对方案关键技术及应用注意事项进行介绍,对类似的特殊工况处理具有参考意义。