离岸式风浪联合发电平台概念设计

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chaocui41
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随着社会的快速发展,传统能源的消耗与日俱增,海洋能源作为一种可再生的清洁能源,且蕴含能量大,是未来能源研究和发展的重要领域。在海洋能源中,风能和波浪能因其储量大、资源质量高等优点,成为世界各国重点开发项目。我国近海地区的风能与波浪能资源相对较少,区域有限且易对周围环境及居民产生影响,所以推进国家能源比重转型,将海洋能源利用推进深海,是未来海洋能发展的必然趋势。本文的研究目标是设计一型半潜式风浪联合能量利用的海洋平台,具备能够同时搭载风力机与波浪能装置的能力。首先以Windfloat 5MW浮式风力机平台为基础,依照《海上移动平台入级规范》设计适合的半潜式浮式平台总体参数,然后分别对风力机和波浪能装置系统结构进行单独分析。风力机的载荷采用已公布的5MW风力机载荷数据,波浪能装置作为发电装置的分析主体,浮子的个数及分布形式基于自然科学基金中英联合项目的参数确定。本文主要对浮子的形状进行分析,在不改变排水体积的情况下,得到最优的浮子形状。利用粘性修正的方法以及CFD方法对波能浮子进行外形优化,得到最优浮子形状尺寸后,结合某海域的波浪资源,估算波浪能装置的总发电量。基于平台总体参数,设计波浪能装置的PTO结构,然后基于势流理论边界元法,对平台进行频域分析,得到平台的水动力系数。根据所选站址的实际海况,计算平台风载荷与流载荷。提出带有弹性索的组合式系泊和纯锚链系泊两种系泊方案,通过AQWA对平台进行时域分析,根据平台在作业工况与自存工况的运动幅值以及系泊受力状况,对比两种系泊布置形式的优劣,并考虑在部分系泊缆断裂的破损工况下,校核其他缆的系泊力是否符合规范的安全系数。本文的研究成果可以为离岸海洋能综合利用系统提供一种设计概念,提供了半潜式风浪联合发电平台的设计思路,为未来深远海能源综合利用平台的设计和建造提供参考。
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