蒙宣伊，刘永清

(湘电风能有限公司，湖南 湘潭 411100)

1 概述

海上风能是一种被广泛认可、可开发利用的可再生能源，能够满足当今能源增长需求，从而提高全球能源供应安全性。相比其它存在于海洋中的可再生能源，比如波浪能、潮汐能，风能的开发技术最为成熟。最近10年，海上风电发展十分迅速，目前大部分开发的风电场的水深最多为40～50 m，因此，大部分采用的基础是固定式基础，比如单桩、导管架、重力式、三脚架和多桩等形式。然而，当水深超过60 m时，从成本上考虑，漂浮式风机基础将会是更好的选择。漂浮式风机基础主要分为三种：半潜式、张力式和Spar式。

在基础的设计时，对其运动性能的评估是非常重要的。对于漂浮式结构来说，升沉、纵摇和垂荡的影响是最大的。因此，通过仿真计算得到海上风机典型工况下运动的时历曲线，可以为基础的设计工作提供参考。

最近几十年，有大量学者对Spar式风机基础进行了研究，有的学者从风电场的技术和经济方面进行概念设计。Nielsen等采用数值仿真和试验方法进行了Spar基础的整体动力性能研究，并将结果进行了对比。Matsukuma和Utsunimiya基于多体动力学方法研究了在某一特定风速下考虑叶轮转速对漂浮式基础的运动响应的影响。Jonkman等采用对固定式和漂浮式基础的结构动态响应进行了验证。Karimirad和Moan基于气动－水动弹性理论，采用时域的方法研究了Spar基础在极限工况下的运动响应情况。Bagbanci H等对Spar和半潜式基础分别采用长期预报的方法进行分析，研究它们的水动力性能。……