海上風電風機基礎自動分析系統檢視原始碼討論檢視歷史

來自 搜狐網 的圖片

海上風電風機基礎自動分析系統海上風電風機基礎自動分析系統技術應用案例，截至 2018 年底，我國海上風電批覆規劃規模約 7700 萬千瓦，從 2017 年開始，我國海上風電市場環境已發生變化，新的格局正在形成，海上項目發展不斷加速。

一、背景

截至 2018 年底，我國海上風電批覆規劃規模約 7700 萬千瓦，從 2017 年開始，我國海上風電市場環境已發生變化，新的格局正在形成，海上項目發展不斷加速。風機基礎數量龐大，且在海上風電總投資中比例較大，占20%左右，風機基礎設計與優化是風電場開發的一個重要環節，也是海上風電開發「降本增效」的一個重要突破口。為提高海上風機基礎的設計效率和質量，降低風機基礎開發成本，國家能源集團龍源（北京）風電工程設計諮詢公司進行海上風電單樁風機基礎自動分析系統技術研究工作。

二、應用案例

1. 項目概述

該技術成果已應用在龍源江蘇蔣家沙 300MW 海上風電場工程及龍源江蘇大豐（H7）200MW海上風電場工程項目設計分析中。江蘇龍源蔣家沙 300MW 海上風電場工程位於江蘇省省管區蔣家沙，風電場中心離岸約 17km，共安裝 75 台風力發電機組，其中 46 台單樁基礎。龍源江蘇大豐（H7）200MW 海上風電項目位於江蘇省大豐市東部的泥螺垳、麻菜垳和太平沙之間的海域，風電場離岸距離 43km。風電場規劃總裝機容量為 200MW，安裝 80 台 2.5MW 的風電機組，全部為單樁基礎。採用該技術成果進行這些項目的風機基礎設計，不僅滿足了規範要求，保證結構安全可靠，而且大大提高了效率，縮短了設計周期，顯著降低了人力成本。目前蔣家沙項目已經投產，大豐（H7）項目所有風機基礎已經安裝完畢。

（一）經濟效益

該技術成果應用以來，設計風機基礎126台次（0.5工作日/台），其中2016年28台次，2017 年44台次，2018年54台次，與通用有限元計算分析相比（15工作日/台），人力成本為100元/工作日，每台次節約人力成本（15-0.5）x1000=14500元。

2016年節約人力成本（即新增利潤）1.45x28=40.6 萬元

2017年節約人力成本（即新增利潤）1.45x44=63.8萬元

2018年節約人力成本（即新增利潤）1.45x54=78.3萬元

累計節約人力成本（即新增利潤）∶1.45x126=182.7萬元。

該技術成果應用以來，設計風機基礎容量384MW，其中2016年112MW，2017年137MW，2018 年 135MW。考慮同時設計人數為 10 人，該技術成果設計周期比通用有限元設計周期節省（15x126-0.5x126）/10=12.6天，東海海域風電場月平均利用小時數200h。

2016年新增發電量 146x200x12.6/30/100000=0.1752 億度，新增銷售額 731.9萬元，新增利潤329.3萬元;

2017年新增發電量 165x200x126/30/10000=0.198億度，新增銷售額895.3萬元，新增利潤 4028 萬元;

2018年新增發電量190x200x126/30/100000=0.228億度，新增銷售額 882.3萬元，新增利潤396.9 萬元;

累計發電新增銷售額2509.5萬元，發電新增利潤1129.0萬元。

（二）社會效益

① 該技術成果突破了一系列海上風電基礎分析技術瓶頸，首創海上風機基礎一鍵式自動分析
功能，在行業內技術領先，大大提高了設計分析效率，縮短了設計周期，特別適用於海上風電大規模開發的發展。相關發明專利中的技術方案，針對海上風電場開發的多種問題提出了創新性的解決思路和技術手段。

② 該技術成果申請國家發明專利4項，實用新型專利6項，軟件著作權8項，發表科技論文
2篇。相關研究成果在國家獲得龍源電力集團、國家能源集團官網及行業媒體如北極星風力發電網、海上風電網、風電技術、海上風電產業網等20餘次報道，引起行業對海上風電規模化建設相關技術及自動化分析技術的廣泛關注，促進了行業在該領域的技術進步。

③ 海上風電是是一種清潔的可再生能源，沒有大氣、水污染問題和廢渣堆放問題。
風力發電場的運行期主要能源消耗為集電線路、電氣設備的損耗和生產、生活用電、用水的消耗，施工期主要能源消耗為施工設備用電、用油、用水的消耗。以一個典型的龍源蔣家沙 300MW海上風電場為例，項目建成後，每年上網電量約為73800萬kWh，按省火力發電標煤耗 322g/kWh 計算，每年可節約標煤 23.8萬t，據環保部門相關測算數據，每年可以減少CO2排放量為48.7萬t，減少灰渣8.9 萬t，減少煙塵2.3萬t。此外，每年還可節約用水 212.7萬m³，並減少相應的廢水排放和溫排水。本技術成果的推廣應用，在保護自然資源與生態環境、消除公害污染、節能減排、改善勞動與生活環境上有着明顯的促進作用。。

三、技術要點

1.首次基於 VBA 語言，以工程技術人員熟悉的辦公軟件 EXCEL 為界面，開發出針對海上風電風機基礎自動分析的平台;

2． 首次採用有限元軟件 ANSYS APDL 語言編程，針對海上風電單樁風機基礎開發程序實現有限元參數化自動化建模、施加荷載、工況組合、有限元分析（極限工況分析、模態分析、地震分析），自動將分析結果數據、圖片以指定格式進行存儲，供系統平台讀取。

3． 首次採用 MATLAB 編程計算風荷載、樁土相互作用曲線數據，程序自動調用 EXCEL 平台輸入參數，自動計算並將結果以指定格式自動存儲，以備有限元分析使用。

四、應用前景

利用該項目成果可以使企業快速提升海上風機基礎的設計分析能力和整個風電場所有風機基礎第三方校對能力，還可以快速評估各參數變更影響、進行結構方案優化，減少人力支出，降低用鋼量，實現降本增效的目的，為將來海上風電平價上網做貢獻。該項目的研究成果特別是海上風機基礎分析程序具有十分廣闊的推廣應用前景。