即将直播：海上风电结构减振控制技术应用（8月27日）

导读：刮17级台风都不怕！2021全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组在广东阳江安装成功。据介绍全球首台抗台风型漂浮式海上风电机组单机容量5500千瓦，每年可为3万户家庭提供绿色清洁电能。该项目是经广东省自然资源厅立项批准的2018年广东省促进海洋经济高质量发展海上风电专项重点科研项目，依托三峡广东海上风电工程开展浮式风电试验样机设计研发和示范应用工作。

一、海上风电系统安全技术研发现状

众所周知，风电装备是创新设计与先进制造、新能源、海洋战略国家重大需求的交汇点，属多学科前沿的交叉点。海上风力机在役环境更为复杂，不仅受到空间非均匀的湍流风影响，还受到波浪冲击、海流冲刷等诸多因素的影响，特别是在地震极端事件发生时，海上风电系统安全无疑受到极大威胁。

在极端地震环境下，塔架载荷可能超出设计极限，发生局部屈曲而导致整机倒塌的恶性事故；此外，地震引起的地面剧烈振荡可能导致基础倾覆和移动等不同形式的结构破坏。特别是对于海上风力机，地震导致的结构损伤及破坏在水下更具隐蔽性，检测及维修难度和成本更大，结构灾害现象更为严峻。

2021年8月26日，笔者在仿真秀官网发布的公开课《漂浮式风力机和风-流集成能源装备仿真技术》，感兴趣的朋友可以继续回看。承蒙风力发电行业用户群的厚爱和支持，时隔一年，8月27日20时，笔者将在仿真秀平台举办2022风力发电仿真技术学习月第一期带来《海上风电结构减振控制技术应用》公开课，感兴趣的朋友可以关注。

二、风力机结构抗震设计标准及规范

目前，涉及地震环境下风力机结构设计的国际标准和指南较少，且相关要求均比较简单。国际上主要的风电大国及著名机构颁布的风力机结构抗震设计标准及规范主要包括以下几种：

1）挪威船级社（Det NorskeVeritas，DNV）与丹麦Risø国家实验室在2001年联合发布的风力机设计指南建议，可将风力机简化为单自由度模型，塔顶结构简化为非旋转集中质量，基于当地区域的地震反应谱，通过频域法进行地震极限载荷分析；

2）德国劳氏船级社（GermanischerLloyd，GL）发布的指南中则给出了相对详细的要求。地震载荷分析应选择重现期为475年的地震激励为设计地震强度，地震载荷可通过频域法或时域法计算。频域法至少需要考虑风力机系统前3阶模态，时域法至少需要计算6种载荷工况。此外，还必须考虑气动载荷作用，结构设计载荷应为气动载荷与地震载荷的线性之和。但该指南亦然依赖当地建筑准则或美国石油组织（American Petroleum Institute，API）标准，缺乏地震反应谱的明确规定；

3）国际电工协会（InternationalElectrotechnical Commission，IEC）标准[13]和中国船级社（China Classification Society，CCS）标准[14]中的相关规范相同，与GL不同处在于频域法计算时，对所考虑的系统模态做出了更为明确的规定：模态参与率应大于85%，且设计地震反应谱的阻尼比应为1%。此外，还给出了一种简单的地震载荷预估模型，即结构设计可承受地震载荷为风力机有效质量（1/2塔架质量与机舱及风轮质量之和）与设计地震加速度的乘积；

4）美国风能协会（The AmericanWind Energy Association，AWEA）与美国土木工程协会（The American Society of Civil Engineers，ASCE）联合发布了大型风电结构设计指南[15]，特别提到了气动载荷与地震载荷的线性组合系数应为0.75，即结构强度设计载荷需求为GL和IEC的0.75倍；

由于近代风力机起源于地震较少的欧洲地区，导致这些标准/指南的制订未充分考虑地震在多载荷环境下对风力机的影响，仅通过线性叠加分别单独计算得到的气动载荷及地震载荷，确定结构设计承受载荷，忽略了风与地震时域内的联合作用。

三、海上风电结构减振控制技术公开课

针对海上风电机组风-地震耦合条件下的结构振动特性研究问题，基于开源软件FAST，通过模态加速度方法建立地震载荷计算方法，实现风-地震耦合仿真。并通过调谐质量阻尼器方法，对地震发生时风电机组进行减振控制。

2022年8月27日20时（周六），笔者受仿真秀平台邀请，将在2022风力发电仿真技术学习月第一期报告带来《海上风电结构减振控制技术应用》，本主题源自《基于OpenFAST漂浮式风力机耦合仿真，实现漂浮式风力机叶片/塔架/系泊等结构疲劳计算及分析》订阅用户学习过程中存在的困惑而组织加餐直播。

以下是我的公开课安排

四、风力发电仿真学习月

自2022年以来，我们分别组织了《力学与有限元学习月》、《汽车仿真设计学习月》和《航空航天仿真设计学习月》，邀请各行业、高校和科研机构资深讲师，分享专业技术、行业经验和案例应用。旨在帮助仿真秀平台用户探索研发工程师的学习路线和知识体系（例如风电行业，结构强度，流场温度，疲劳，多体动力学simpack，螺栓强度和疲劳，混凝土塔筒计算，载荷计算bladed，matlab控制，风资源微观选址，塔筒设计和校核，叶片设计计算等等）。

1、直播安排

2022年8月27日-9月26日，我们迎来了《风力发电仿真设计学习月》，我们再次邀请5位平台优秀资深讲师，面向风力发电仿真设计场景分享行业解决方案。以下是具体安排

2、风力发电仿真技术进阶

3、永久免费的风电仿真学习包