明阳智慧能源任重进：半潜浮式风机的研发应采用合作模式

2019年10月21-24日，2019北京国际风能大会暨展览会（CWP2019）在北京隆重召开，大会主题“风电助力‘十四五’能源高质量发展：绿色、低碳、可持续”。自2008年首次在北京举办以来，已连续举办11届，成为北京金秋十月国内外风电行业争相参与的年度盛会。

CWP2019进一步加强了大会的国际化特色，组织了20余场精彩论坛和各类活动。海上风电技术论坛（I）于10月23日下午召开。明阳智慧能源集团股份公司基础力学工程师任重进出席论坛并作主旨发言。

以下为发言内容：

任重进：尊敬的各位嘉宾大家下午好，我是来自明阳智能的任重进，我跟大家分享的是半潜浮式风机基础设计这一块，刚才我们张总还有魏总已经关于深远海浮式风机的研发包括整体方案已经做了一个非常精彩的演讲，下面我的演讲主要关注的是半潜浮式风机基础这一块的研发，可能涉及到比较具体的一个浮式风机基础的研发。

关于半潜浮式风机的研发，大家都有所了解，其实目前随着我国海上风电场逐渐走向深远海，其实它的一个无论是紧急程度还是重要性，已经就越来越紧迫，同时我们浮式风机的研发它的困难也是非常大。

综述这一部分我就不过多介绍了，这一块就是海上风电场的开发逐步走向深远海是一个必然，在这种情况下，你的固定式基础可能就会因为成本过高或者施工难度过大而不再适用，这样的话当水深大于50米到60米的时候，漂浮式基础就会有一个很好的适用性，在右下角那个图，刚才魏总也已经讲过了，其实特别是福建还有广东海域可以看到它一个水深分布图，其实在离岸大概40公里左右它的水深就可以达到50米以上，这样的话对于浮式风机来说具有一个很好的适用性。

漂浮式基础的分类，刚才两位嘉宾已经讲到了我就不过多说了，我想说的就是对于我们这种驳船式的风机形式，其实它的适用性，其实在水深比较小的时候就有一个比较好的适应性，但是它的运动性比较差一点，所以我们在驳船式的基础上可以做一些改良，你比如加入什么阻尼之类的可以改良它的运动性能，这一点也是比较好的。

另外就谈一下半潜浮式风机基础的设计方法，其实这一套设计方法主要还是沿用传统海工平台的设计经验，其实我是海工出身，对风机其实了解还不是太多，但是对于基础这一块可以明显能感受出来，它其实最主要还是沿用了海工的那一套东西。它的包括的内容一个是基础选型与主尺度方言，然后稳性分析，水动力性能计算，做完这些工作之后我们进行时域全耦合仿真，然后结构的设计，结构强度，结构疲劳分析，最后我们做一个模型实验。

右边这张图就是我们目前所做的一个研发工作，目前我们所达到的能力或者技术储备是我们模型实验还没有做，然后其他的所有内容我们已经初步做了计算。

下面就对仿真模拟过程中的一些关键技术要点作一下解析。

首先是基础选型和主尺度方案，其实这一块内容说白了就是你首先要基于一个目标海域，它的一个水深的情况，加上它一个环境条件，然后再考虑你这种基础形式的一个安全性、功能性以及经济性要求，进行主尺度选型和主尺度的设计，如果水深比较浅的话我可能会选用这种驳船式的形式，如果水深再深我可能又多了一种选择，可以选用就是半潜式，如果水深再深可能又多了另外一种选择，如果考虑到功能性和经济性要求，可能浮体尺寸做得非常小，同时响应也非常好，这种张力腿式形式就非常好，当然还有其他的形式，像单点的驳船式的，有很多，大家要根据具体的海况还有环境条件、水深，分特点进行选型。

基础形式选型好之后，首先做的就是稳性分析这一块，这一块内容就是它的主要作用保证你这个浮式风机能够平稳漂浮在海上不要倒掉，它的设计内容包括完整稳性分析还有破损稳性分析，舱室发生破损之后在外力作用下仍然不会发生翻转和沉没，右边这张图也是我们做的稳性分析相关的所有工作的一个流程，先是稳性分析建模，进行完整稳性分析，最终我们得到各个尺度下的高度，后续的装载、运输等等吃水下的稳性可以根据这个曲线来校核是不是满足要求。

在保证你的浮式的基础不倒的情况下，我们还对它的一个要求就是运动性能一定要优，这就是我们水能力计算所做的一个事。

其实对于水动力计算我们重点关注的是两点，一个是水动力参数的求解，我这个是为了后续做时域分析的技术支撑，另外我想初步看一下它的初步响应怎么样。

在保证平台不倒，同时你的运动性能又比较优的情况下，我下面要进行的就是把这个平台定位在海上，这就是系泊系统所做的一件事，系泊系统它的设计所包含的内容大概有静态的计算，时域动态的计算，基于时域动态的计算结果我们要做系泊的强度以及疲劳的校核最终完成锚链的选择，就是我们利用软件对我们这种研发的项目做了一个系泊强度以及疲劳的分析。

在做完上述所有的准备工作之后，我们还要做一个时域的全额分析，其实这一块内容是最贴近你的实际物理现象的一种软件仿真，它要建立叶片、传动链、机舱、塔筒、包括系泊系统所有东西都涵盖在内的一个整体模型，来进行时域的全系统的耦合分析，要充分考虑各部分载荷以及响应的非线性影响，我们也是利用软件做了一个时域的全额仿真，然后得到了我们比较关注的，比如发电功率，叶片的变形，塔底的载荷以及基础的运动。

基于时域的全额仿真，它的计量结果我们又做了，我们可以指导我们的结构设计来进行结构强度以及结构疲劳的一个分析，当然我们目前结构这一块做得还是比较初步，只是做了一个总体强度以及局部强度的校核，后续还有很多很多工作要做。

下面就做一个总结，首先就是技术总结这一块，其实刚才两位嘉宾都已经谈到了，对于浮式风机的研发，其实目前我们一个是任务比较重，时间比较紧，再一个它又有一定的难度，然后我们可能就是说需要不断不断的就是往前推这个事情，但是总体来说，它的一个设计方法还是借鉴传统平台的成熟设计经验，再结合它自身的一些特点以及功能性要求，还有其他方面就是和海工平台相区别的一些东西，比如说一个是有人作业一个无人作业，这可能对它的要求是不一样的。还有就是我们风机很好的一点就是涉及到风机的控制策略这一块，我可以通过较优的控制策略可以降低它的载荷以及它的运动响应这是比较好的一点。还有就是基础的设计还要考虑其他方面的一些内容，比如造价，系泊系统的成本，施工安装费用，后期的运维等。

最后是未来的展望，刚才都有谈到，就是首先第一点合作，确实无论是风机厂家还是设计院还是高校科研院所，任何一家单位来做这个事情都是非常困难，你可能会搞出来但是会花很长的时间很大的代价把这个事情做出来，因为它是一个海工和风机的结合体，懂海工的不一定懂风机，具体的情况大家要了解。所以最好的一种模式就是合作的模式，厂商、设计院、高校，包括海工企业，包括软件商，其实软件商对我们来说特别重要，特别是在初期仿真的情况下，软件商因为现在，你说对于浮式风机仿真它的一个比较成熟的软件，我认为现在是不太成熟的，没有一个软件开发商可以说我做得很成熟，只是有的软件商之前风机做得很成熟，我把我的下浮体的模块添加进来，有的软件商用我的额下浮体，就是海工这一块，浮体这一块我做得非常好，算得非常准，我只是新加进来风机的模块，这样的话我觉得它的一个整体效果还是值得商榷。

下面我们第二点就是要谈的仿真的方法，我们目前缺少这样一个比较成熟的仿真工具，同时我们又缺少一些，就是实验数据的支撑，那怎么办呢？我想更好的是采用多种软件相结合的方式，了解了特点，缺点在哪，优点在哪，要始终盯着缺点，把缺点摆平之后，它的优点你不用管，就可以做一个整体的仿真，结果出来可靠性是有保障的。再一个是效率，效率这一块刚才也提到了，我们下一步就是可能关注的一个是要适应深远海开发的进度，另一方面就是我们研发也需要时间，这样的话需要折中一下，不能一味的追求某一方面。最终是信心，这一方面想谈的是因为它是一个结合体，只要我们合作起来我觉得问题是不大的，因为我们国家现在无论在风机行业还是在海工领域都有了一定的技术积累，包括工程实际的经验，我觉得我们应该有能力可以把这个事情搞好。

好，我的汇报到此结束，谢谢大家。

（根据演讲速记整理，未经演讲人审核）