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清华大学科研团队全耦合计算方法 推动海上浮式风电高质量发展

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  (来源:中国环境网)

  转自:中国环境网

  随着我国能源转型的深入,深远海能源开发,特别是海上风电,逐渐成为未来能源战略的重要方向。然而,深远海风电开发面临风、浪、流等极端海况带来的诸多挑战。如何确保浮式风电机组的稳定性和安全性,成为当前亟待攻克的技术难题。

  近日,清华大学海洋工程研究院张建民院士团队的吴必胜副教授牵头,联合中石化海洋石油工程有限公司张宗峰高工在这一领域取得了突破。该团队立足深远海风电储能绿色开发的需求,围绕南海海域极端海浪下浮式平台-系泊系统-基础-土体(简称浮式平台系统)相互作用展开了深入研究。以我国首台深远海浮式装备“扶摇号”为研究对象,成功研发适用于极端海浪条件下浮式平台系统动力响应预测的全耦合计算方法,揭示极端波浪条件下浮式平台系统相互作用机制,为海上浮式风电的安全开发提供强有力的技术支撑。相关成果发表于《Ocean Engineering》。

 

  传统的固定式风电基础在深水环境中面临着尺寸增大和成本剧增的挑战,而浮式风电平台凭借其在深远海域的优越适应性,已成为未来海上风电发展的关键技术。然而,极端海况下浮式平台系统组件之间的相互作用机制仍不清晰。主要成员雷政达博士介绍,团队针对该难题开展了创新性研究。首先,建立了基于混合接触算法和适用于多种岩土材料本构的物质点-有限元数值分析方法,克服了体积不变下的数值计算自锁问题;其次,发展了模拟流体流动的不可压缩物质点法,构建了不可压缩物质点-有限元-物质点法计算模型,进一步提升了模型的准确性;最后,利用该计算方法阐明了不同系泊系统与海浪荷载对平台水动力特性、系泊基础以及土体承载力等的影响规律,揭示了极端海浪下浮式平台系统组件之间的相互作用机制。该研究成果为优化浮式平台设计、提高其稳定性和安全性提供了理论依据。

  随着我国能源转型加速,海上风电产业蓬勃发展,深远海域风电开发日益成为新的战略重点。在此背景下,深远海风电研究不仅为我国风电产业提供了坚实技术保障,也为全球海上风电领域贡献了中国智慧。研究团队的成果显著深化了浮式风电机组的理论认知,为我国未来大规模深远海风电项目的实施积累了宝贵的经验与技术支撑。

  作者系清华大学 吴必胜

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