[發(fā)明專利]一種海上風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)整體化降本優(yōu)化設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110462452.1
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113239483B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周昳鳴;郭小江;李衛(wèi)東;陳曉路;王秋明;劉溟江;姚中原;黃和龍;劉鑫;閆姝;張波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國華能集團清潔能源技術(shù)研究院有限公司;華能海上風(fēng)電科學(xué)技術(shù)研究有限公司;華能國際電力江蘇能源開發(fā)有限公司清潔能源分公司;中國華能集團有限公司南方分公司
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/04;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種海上風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)整體化降本優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，確定機位點環(huán)境參數(shù)；

步驟2，判斷所述機位點的水深和地基剛度在其所處的風(fēng)場或所在分區(qū)的位置是否達到預(yù)設(shè)點位，若否，執(zhí)行步驟3；若是，執(zhí)行步驟4；

步驟3，根據(jù)海上風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)的施工順序、機位點的水深以及地質(zhì)條件信息，執(zhí)行①更新機位點及其環(huán)境參數(shù)后返回步驟1；

步驟4，分析海上風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)當(dāng)前設(shè)計中極限強度、疲勞強度、變形要求、頻率要求以及徑厚比和樁長是否小于設(shè)定值；若是，則執(zhí)行步驟11，若否，則執(zhí)行步驟5；

步驟5，判斷極限強度是否為單一控制因素，若否，則執(zhí)行第6步；若是，則采用②一體化載荷和/或③優(yōu)化控制策略方法優(yōu)化，執(zhí)行第10步；

步驟6，判斷疲勞強度是否為單一控制因素：若否，則執(zhí)行第7步；若是，則采用②一體化載荷、③優(yōu)化控制策略、④提高阻尼比、⑤阻尼器和⑥采用新型射釘工藝的方法優(yōu)化，執(zhí)行第10步；

步驟7，判斷變形要求是否為單一控制因素：若否，則執(zhí)行第8步；若是，則采用②一體化載荷、③優(yōu)化控制策略以及⑦泥面累積變形算法進行優(yōu)化，執(zhí)行第10步；

步驟8，判斷頻率要求是否為單一控制因素：若否，則執(zhí)行第9步；若是，則采用⑧大直徑樁土效應(yīng)、⑨調(diào)整塔架構(gòu)型、⑩調(diào)整塔架、基礎(chǔ)直徑和根開、放開頻率范圍至1P和3P控制以及地勘參數(shù)精細化處理的方法進行優(yōu)化，執(zhí)行第10步；

步驟9，判斷徑厚比和樁長是否為控制因素：若否，則執(zhí)行第11步；若是，則通過增大徑厚比和縮短樁長的方法進行優(yōu)化，執(zhí)行第10步；

步驟10，進行載荷-控制-塔架-基礎(chǔ)整體化設(shè)計；

步驟11，得到設(shè)計結(jié)果，設(shè)計結(jié)束。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)整體化降本優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，第10步所述載荷-控制-塔架-基礎(chǔ)迭代設(shè)計流程，包括以下步驟：

S1，根據(jù)塔架構(gòu)型、塔底和單樁直徑預(yù)估載荷；

S2，給出塔架和基礎(chǔ)的初始設(shè)計，包含分段、直徑、壁厚以及對齊方式，所述對齊方式為外徑對齊、內(nèi)徑對齊或中徑對齊；

S3，使用Bladed進行一體化建模并進行一體化載荷計算；

S4，同步進行塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)化；

S5，檢查是否滿足收斂準(zhǔn)則，收斂準(zhǔn)則主要包括：機組適應(yīng)性，包括葉片、主軸承、變槳軸承、偏航軸承、發(fā)電機以及底座的極限和疲勞強度；相鄰兩次所得支撐結(jié)構(gòu)頻率差是否在1％以內(nèi)，相鄰兩次所得支撐結(jié)構(gòu)質(zhì)量差異是否在1％以內(nèi)；

S6，如果滿足收斂準(zhǔn)則，則迭代設(shè)計結(jié)束；如果不滿足，則對控制策略、塔架和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進行整體優(yōu)化設(shè)計，并把優(yōu)化后的結(jié)果返回S3，優(yōu)化列式如下：

find:[x₁,x₂,x₃...]

min:m_{塔架+單樁}

subject to:SRF_1，2,3,4,5≥1

min(SRF₆(θ))≥1

Q_E≤Q_d

UC≤1

Damage≤1

Δ_θ≤0.25°

其中，[x₁,x₂,x₃...]為塔架壁厚、單樁壁厚、偏航、變槳及轉(zhuǎn)矩控制策略參數(shù)；m_{塔架+單樁}為塔架和單樁的總質(zhì)量；

S7，迭代設(shè)計結(jié)束，輸出響應(yīng)值，所述響應(yīng)值包括塔架質(zhì)量、單樁質(zhì)量、頻率、塔底極限和疲勞載荷。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的海上風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)整體化降本優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，使用Bladed進行一體化建模并進行一體化載荷計算時，一體化建模時包括環(huán)境條件輸入和支撐結(jié)構(gòu)模型搭建兩方面，其中，環(huán)境條件輸入包括風(fēng)資源參數(shù)、海洋水文參數(shù)、工程地質(zhì)參數(shù)及其他特殊工況，特殊工況包括海冰、地震或臺風(fēng)；支撐結(jié)構(gòu)模型包括機頭、塔架以及基礎(chǔ)，其中，基礎(chǔ)包括泥面以下部分。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的海上風(fēng)機支撐結(jié)構(gòu)整體化降本優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述優(yōu)化方法中：①更新機位點及其環(huán)境參數(shù)、③優(yōu)化控制策略以及⑨調(diào)整塔架構(gòu)型的措施適用于所有海上風(fēng)機。