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采油平台在海上风电支撑体系中的应用研究

采油平台在海上风电支撑体系中的应用研究

第 1卷4期 8 加1年 8月 0

应用基础与工程科学学报 JO U R N A L O F B A SIC SC IE N C E A N D E N G N E E R N G I I 中图分类号: U 312; K 83 T T文献标识码:A

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文章编号:10 5伪 30 20 10 0扬 26一 0 ( ) 4 l f do:10 .3969/ .i n .1( 5朋 30 .2 10 .以.010 i j ss X ) 0

采油平台在海上风电支撑体系中的应用研究 孟殉,李华军,包兴先 ( 1.中国海洋大学工程学院,山东青岛 26 10 ) 6 0

摘要:海上风电安装和并网成本是制约其发展的行业瓶颈之一现有油气田的海

洋平台有经济并网条件和改造成风电支撑结构的技术可能性.本文通过比较采 油平台和风电格构式支撑组成的两种结构体系的动力性质,分析了固有频率约

束限制对风电支撑结构改造的影响,以及环境荷载引起的荷载效应在两种体系

上的不同分配机理.考虑环境荷载动力放大性质,通过风机额定运转与特定海区 浪流荷载组合作用下两种支撑结构体系的刚度和强度特点分析,给出了风电支撑结构的受力特点和利用采油平台作为风电支撑结构的注意事项.该结论可作为海上类似风电支撑结构的设计参考. 关键词:海上风力发电;采油平台;格构式结构;固有频率;旋转频率;通过频率

海上风电场是国际风电产业发展的新领域.在欧洲近海区域,风力发电场的发展越来越快,规模也逐步增大.迄今为止,丹麦瑞典英国和德国等国家已经建成数十个海上风电场,采用的支撑结构形式多为单立柱基础结构[ !国和加拿大也在结合本国实际海 .美域的特点加快海上风电产业的开发和研究[ ].我国的海上风力发电研究刚刚起步,广东上海浙江等沿海各省市都在积极制定相应的规划# ! 4 .石目前来说,海上风电的成本是制约其发展的瓶颈.在风机离岸产生的额外成本中海底电缆和风机基座成本占主要部分,它受水深和离岸距离影响大.从经济角度出发,深水海域风能利用以及大功率风机的采用是降低海上风电成本的有效途径之一,非并网产业,如海产品养殖海水淡化制铝油气田局域用电等也是海上风电产业的发展热点#! 6 .现有油气田管网设施完善,具有经济并网条件.并且,在役导管架平台的结构形式与格构式风机支撑结构形式相近,具有改造的技术可行性,目前该方面系统研究成 果较少.与较为成熟的海洋固定式油气结构相比,海上风电支撑结构体系的研究尚处于起步阶段[ 刁.在行业标准通用上存在诸多局限性 一 ! %川.其中风机荷载是海上支撑结构设计中重

要的动力荷载源#&].该荷载随外界风场条件实时变化,对下部结构施加以不同的动力 收稿日二 8一一;修订日: X 9刁 1期 20 ) ( 2 1期 2( ) 59甚金项目:国家自然科学基金重点项目(5 0 9 134 );自 17然基金委国际重大合作项目(5 0 ( 1 1拟拍) 作者简介:孟询 (1 7一 ),女,博士研究生,讲师 .E一 a:m e g n o 3@ h t a m 9 3 mi l n x Z u o l i c n l o

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