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随着海上风电的快速发展,海上风电场建设与船舶可航水域之间的用海矛盾日益突出,面向海上风电场水域的船舶碰撞风险研究亟待解决。论文针对现有研究的不足,对船舶与风电场碰撞风险影响因素进行分析,建立基于人为、船舶和环境因素的船舶与海上风电场碰撞概率模型;在探究碰撞概率和船舶交通流特征、风电场特征的内在联系的基础上,提取出影响碰撞概率的最主要因素,据此提出一种风电场与航路安全距离计算方法。论文主要研究工作包括:
(1)分析船舶与海上风电场碰撞风险影响因素。通过分析船舶与海上风电场碰撞过程,提取碰撞风险影响因素,据此建立影响因素的层次模型,运用模糊层次分析法识别出船舶与海上风电场碰撞风险的主要影响因素;在此基础上,选取莆田平海湾海上风电场E区和东海大桥海上风电场作为研究对象,重点分析海上风电场水域船舶交通流分布对碰撞风险的影响。
(2)构建船舶与海上风电场碰撞概率模型。在明确模型输入与输出的基础上,利用蒙特卡洛仿真法建立船舶与风电场碰撞的几何碰撞概率模型,并利用贝叶斯网络方法建立船舶避碰措施失效概率模型,结合两者构成船舶与风电场碰撞概率模型;以船舶交通流特征和风电场特征为主,运用改进的Morris筛选法分析船舶与风电场碰撞概率的主要影响因子。研究表明,风电场与航路的距离是碰撞概率最敏感的影响因子,当大于1.08nm时,碰撞概率将明显降低。
(3)设计一种海上风电场与航路安全距离计算方法。结合敏感性分析结果,以船舶碰撞概率可接受标准为衡量准则,提出一种海上风电场与航路安全距离定量计算方法;以平海湾海上风电场E区和东海大桥海上风电场为例,对不同参数变化下的安全距离进行界定。研究表明,风电场E区与航路的风险可接受距离为0.97~1.51nm,风险可忽略距离为4.97~8.42nm,东海大桥海上风电场与航路的风险可接受距离为0.67~1.40nm,风险可忽略距离为4~7.78nm。
论文对船舶与风电场碰撞概率及风电场与航路安全距离的研究是对海上风电场水域船舶碰撞风险的一次有益探索,可为科学的海上风电场选址及船舶碰撞风险控制措施的制定提供一定的理论基础。
(1)分析船舶与海上风电场碰撞风险影响因素。通过分析船舶与海上风电场碰撞过程,提取碰撞风险影响因素,据此建立影响因素的层次模型,运用模糊层次分析法识别出船舶与海上风电场碰撞风险的主要影响因素;在此基础上,选取莆田平海湾海上风电场E区和东海大桥海上风电场作为研究对象,重点分析海上风电场水域船舶交通流分布对碰撞风险的影响。
(2)构建船舶与海上风电场碰撞概率模型。在明确模型输入与输出的基础上,利用蒙特卡洛仿真法建立船舶与风电场碰撞的几何碰撞概率模型,并利用贝叶斯网络方法建立船舶避碰措施失效概率模型,结合两者构成船舶与风电场碰撞概率模型;以船舶交通流特征和风电场特征为主,运用改进的Morris筛选法分析船舶与风电场碰撞概率的主要影响因子。研究表明,风电场与航路的距离是碰撞概率最敏感的影响因子,当大于1.08nm时,碰撞概率将明显降低。
(3)设计一种海上风电场与航路安全距离计算方法。结合敏感性分析结果,以船舶碰撞概率可接受标准为衡量准则,提出一种海上风电场与航路安全距离定量计算方法;以平海湾海上风电场E区和东海大桥海上风电场为例,对不同参数变化下的安全距离进行界定。研究表明,风电场E区与航路的风险可接受距离为0.97~1.51nm,风险可忽略距离为4.97~8.42nm,东海大桥海上风电场与航路的风险可接受距离为0.67~1.40nm,风险可忽略距离为4~7.78nm。
论文对船舶与风电场碰撞概率及风电场与航路安全距离的研究是对海上风电场水域船舶碰撞风险的一次有益探索,可为科学的海上风电场选址及船舶碰撞风险控制措施的制定提供一定的理论基础。