Integrated wind-wave control of semi-submersible floating offshore wind turbine platforms (FOWT-Control)
半潜式浮动海上风力发电机平台的综合风浪控制(FOWT-Control)
基本信息
- 批准号:EP/W009684/1
- 负责人:
- 金额:$ 49万
- 依托单位:
- 依托单位国家:英国
- 项目类别:Research Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:英国
- 起止时间:2023 至 无数据
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Offshore wind energy is becoming a major electricity provider with future expansion in deep water. Floating platforms can access water depths typically greater than 30 m, but have the disadvantage of platform motions due to combined waves and time varying thrust from turbine motion. Platform stabilisation is critically important for improving performance, reducing downtime and enabling safe access. Lost electrical output alone for a proposed 15 MW machine can be £20k per day at today's prices. Moreover, misalignment of the turbine axis with wind direction due to yaw and pitch causes power loss and undesirable blade stresses. In addition to pitch and surge in the wave direction, roll and yaw cross wave may occur due to multi-directional wave fields. Thus this project has two distinct aims both impacting on through life cost: Aim 1: to optimally minimise platform motion during power production by integrated (holistic) preview control of wave and wind effects on platform and turbines. A key reliability goal is to ensure acceleration at the nacelle due to pitch and surge is less than the recommended 0.2-0.3g, and to minimise damaging electrical surges and fatigue of structural components. Aim 2: to absolutely minimise platform motion for safe maintenance during personnel and material transfers by boat or helicopter and minimise debilitating motion effects on personnel during maintenance work. The illustrative case employed is the popular semi-sub floater concept which has comparatively shallow draft and simple deployment. Platform stabilisation will be achieved by combining: (i) pumped tank control between semi-sub columns to minimise pitch and roll as employed in ships, (ii) blade pitch control, already used in wind turbine control and (iii) yaw control for alignment with the wind direction. This multi-objective non-causal control problem requires future knowledge of both wave and wind forcing functions to achieve optimality.
海上风能正在成为未来在深水领域扩展的主要电力供应商,浮动平台通常可以进入超过 30 m 的水深,但由于组合波浪和涡轮机运动产生的推力随时间变化而导致平台运动的缺点。对于提高性能、减少停机时间和实现安全访问至关重要,按目前的价格计算,仅拟议的 15 兆瓦机器的电力输出损失就可能达到每天 2 万英镑。此外,由于涡轮机轴与风向的错位。偏航和俯仰会导致功率损失和不良叶片应力 除了波浪方向上的俯仰和喘振之外,由于多向波场还可能出现横滚和偏航横波,因此该项目有两个不同的目标,两者都会影响整个寿命成本。 :目标 1:通过对平台和涡轮机上的波浪和风效应进行集成(整体)预览控制,最大限度地减少发电过程中的平台运动。关键的可靠性目标是确保机舱因俯仰和喘振而产生的加速度小于建议值。 0.2-0.3g,并最大限度地减少结构部件的破坏性电涌和疲劳。 目标 2:在通过船只或直升机运输人员和材料期间,绝对最大限度地减少平台运动,并最大限度地减少在维护工作期间对人员造成的运动影响。是流行的半潜式浮式概念,它具有相对较浅的吃水深度和简单的部署,可通过以下组合来实现:(i) 半潜式柱之间的泵水箱控制,以最大限度地减少俯仰。船舶中使用的横摇控制,(ii) 叶片桨距控制,已用于风力涡轮机控制,以及 (iii) 与风向一致的偏航控制,这种多目标非因果控制问题需要未来对波浪和风的了解。迫使函数达到最优。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
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